30



V . Таким образом,

направлена перпендикулярно вектору скорости

одинаковые скорости уже в силу различных начальных условий

(термоэлектроны вылетают из нити накала с разными скоростями,

подчиняющимися

распределению

Максвелла).

Поэтому

реальная

зависимость Iа(B) имеет вид плавной спадающей кривой (рис. 6.2б).

Электрон, покинувший катод, разгоняется вблизи него, приобретая

кинетическую энергию, равную работе кулоновской силы, действующей

на электрон со стороны электрического поля:

mv 2

2

 eU a .

(6.5)

Решая совместно (6.4) и (6.5) с учетом B = Bкр , получим

e

m

2U

R Bкр

.

(6.6)

Так как R = (rа – rк)/2 rа/2, то

e

m

8U

ra Bкр

(6.7)

Зная заряд электрона e, из (6.7) нетрудно определить массу электрона

m

era2 Bкр2

8U a

.

(6.8)

Таким образом, соотношения (6.7) и (6.8) будут определять удельный

заряд и массу электрона, если при заданной величине Ua найдено значение

магнитной индукции Bкр, при котором электроны перестают попадать на

анод, а ток в цепи анода стремится к нулю.

Описание эксперимента

В лабораторной установке используется не реальный магнетрон, а

его модель, состоящая из вакуумного диода с цилиндрическими

электродами и соленоида, создающего осевое магнитное поле. Диод

помещен внутри соленоида так, что оси катода, анода и соленоида

совпадают между собой. В установке предусмотрена возможность

изменения

анодного

напряжения.

Анодный

ток

фиксируется

микроамперметром. Блок питания соленоида позволяет плавно изменять

31

 2 2a

 2 2a .

ток Ic, протекаемый по соленоиду и определяемый амперметром. Индукция

магнитного поля соленоида пропорциональна току через соленоид:

B kI c ,

(6.9)

где k зависит от характеристик соленоида, его значение указано на панели

лабораторного стенда. Тогда расчетным соотношением для определения

e/m будет выражение

e

m

8U

ra k I c,кр

.

(6.10)

Радиус анода ra указан на панели стенда.

Порядок выполнения работы

1. Снять зависимости анодного тока от тока через соленоид Ia = f(Ic)

для

двух

значений

анодного

напряжения

Ua,

рекомендованных

преподавателем, стараясь произвести как можно больше измерений. Ток

через соленоид регулируется реостатом. Результаты измерений свести в

таблицу, подобную табл. 6.1.

Таблица 6.1

Зависимость анодного тока от тока через соленоид

2. Построить в одной координатной плоскости оба графика Ia = f(Ic).

Для нахождения значений Ic,кр необходимо провести две прямые, одна из

которых будет продолжением круто спадающей левой части графика, а

другая – продолжением пологого участка его правой части. Точка

пересечения этих прямых будет соответствовать критическому значению

тока соленоида Ic,кр.

3. Используя соотношение (6.10), определить в обоих случаях

значения удельного заряда электрона и найти их среднее значение.

Сравнить его с табличным значением e/m.

4. Определить

массу

электрона,

используя

полученное

экспериментальное

значение

удельного

заряда

электрона

и

значение e = 1.6 10-19 Кл.

32

Ua = ... B						Ua = ... B
Ic, А					Ic, А
Ia, мкА					Ia, мкА

 2 2 a2