Методика измерений и устройство экспериментальной установки

Экспериментальная установка (рис. 18.3) для определения удельного заряда электрона состоит из индикатора настройки 6Е5С, расположенного внутри катушки с током, которая подсоединена последовательно с амперметром к выпрямителю переменного тока. Для измерения анодного напряжения и тока в цепь включены вольтметр и микроамперметр.

Формула (18.11) позволяет вычислить e/m, если при заданномнайдено такое значение индукции магнитного поля ( или, наоборот, при заданномтакое значение), при котором электроны перестают падать на анод.

До сих пор мы предполагали, что все электроны покидают катод со скоростью, точно равной нулю. В этом случае привсе электроны без исключения попали бы на анод, а привсе они возвращались бы на анод, не достигнув анода. Анодный токс увеличением магнитного поля изменился бы при этом так, как изображено на рис. 18.4 штриховой линией. На самом деле электроны, испускаемые нагретым катодом, обладают разными скоростями. Поэтому критические условия для разных электронов достигаются при различных значенияхи криваяприобретает вид, показанный на рис. 18.4 сплошной линией. Из прямо проорциональной зависимости между индукцией магнитного поля в катушке и протекающим через нее токомследует, что характер зависимости анодного тока в катушке будет иметь такой же вид, что и от. Следовательно по графику зависимостиможно определить критическое значении тока в катушке, при котором происходит резкий спад анодного тока. Но так как реально, особенно при небольших, спад анодного тока наблюдается сглажено, то следует принять затакое значение тока в катушке, при котором анодный ток уменьшается вдвое.

Порядок выполнения работы

1. Включите установку. Подайте на анод лампы напряжения . Снимите зависимость анодного токаот тока в катушке (8 ÷ 10 точек). Данные занесите в таблицу.

2. Снимите аналогичные зависимости J_a=J_a(J) для 56 фиксированных значенийв диапазоне от 60 до160В.

3. Используя полученные результаты, постройте графики зависимости J_a(J) и по ним определите критические значения тока в катушкедля каждого значения.

Обработка результатов измерений

Используя формулы (18.7) и (18.8), выразим , учитывая, что

.(18.12)

Подставим выражение (18.12) в формулу (18.11) и преобразуем ее к виду:

. (18.13)

Таким образом, графиком зависимости от величины

должна быть прямая с угловым коэффициентом, численно равен отношению е/т. Согласно данным пункта 3. постройте график указанной выше зависимости. Геометрической или аналитической обработкой данных по методу наименьших квадратов вычислите значение е/т и оцените величины стандартных погрешностей. Зная заряд электрона е (е=1,6 10 ^-19 Кл), вычислите его массу.

Расчетные таблицы разработать самостоятельно.

Контрольные вопросы

1. Как зависит величина отклонения электронов в радиолампе от напряжения на аноде и почему?

2. Как зависит отклонение электронов от тока в катушке и почему?

3. По какому правилу можно определить направление отклонение электронов в магнитном поле?

4. Как влияет электрическое поле на изменение величины и направление скорости движения электронов?

5. При выводе формул мы пренебрегли внешним магнитным полем, например, Земли. Для того, чтобы обнаружить влияние внешнего магнитного поля, изменяют направление магнитного поля в катушке. Как это сказывается на картине движения электронов в отсутствии и при наличии внешнего магнитного поля?

6. Проверти на опыте, можем ли мы в условиях данного опыта пренебрегать внешними магнитными полями?

7. Как влияет изменения направления магнитного поля в катушке на характер движения электронов в радиолампе?

8. Почему и как при внесении в катушку куска железа изменяется характер движения электронов?

9. Почему изменяется траектория движения электронов, если к радиолампе поднести постоянный магнит?