Описание эксперимента

Экспериментальная установка собрана на стенде. Ее принципиальная

схема представлена на рисунке 5.1.

В установке использован диод 2Ц2С. Его данные: длина анода

l 0,90 0,01 см, радиус анода r 0,95 0, 01 см, 2 0,96 0,01. Ток

накала устанавливается блоком питания Б5 – 46 в пределах от 1,0 А до 2 А

в режиме стабилизации тока. Анодное напряжение подается от блока

питания Б5 – 50 в режиме стабилизации напряжения. Предельные значения

анодного напряжения при каждом из токов накала ограничиваются

пределом регистратора анодного тока (миллиамперметр).

Рис. 5.1. Схема установки по исследованию ВАХ вакуумного диода

Порядок выполнения работы

1. Необходимо снять вольтамперные характеристики (ВАХ) диода

при токах накала 1,2; 1,3; 1,4; 1,5 и 1,6 А. Результаты измерений свести в

таблицу.

2. В одной координатной плоскости I A fU A построить все пять

ВАХ. Сделать вывод об их характере и достижении состояния насыщения.

26

3. Для частей ВАХ за пределами состояний насыщения в одной

3



них линейные участки (область действия закона трех вторых). Определить

через тангенсы углов наклона этих участков значения Сmin и Cmax. Взять их

среднее значение

 c

Cmax Cmin

2

.

(5.4)

4. Через c и характеристики диода определить удельный заряд

электрона

с

помощью

(5.3).

Погрешность

нахождения

найти

из

соотношений

2 2

и

e m e m .

Погрешность определения c найти из

(5.5)

с

Cmax Cmin

2 c

.

(5.6)

Сравнить общепринятое значение е

m

для покоящегося в системе

отсчета электрона с полученным экспериментальным значением.

Контрольные вопросы

1. Дайте объяснение нелинейному характеру ВАХ вакуумного

диода.

2. Где находится начальная точка ВАХ диода? Какому условию

она удовлетворяет?

3. Причины возникновения состояния насыщения. Как зависит ток

насыщения от тока накала?

4. Зависит ли удельный заряд электрона от выбора системы

отсчета?

5. В каких единицах измеряется константа С?

6. Каковы возможные причины нарушения закона трех вторых?

27

координатной плоскости построить графики I A fU 2 . Выделить на



Лабораторная работа № 2.6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА И МАССЫ ЭЛЕКТРОНА

МЕТОДОМ МАГНЕТРОНА

Цель работы: изучение особенностей движения электрона в

скрещенных электрическом и магнитном полях; экспериментальное

определение удельного заряда и массы электрона.

Теоретические сведения

Удельным зарядом частицы называют ее заряд, приходящийся на

единицу массы. Для электрона удельный заряд равен e/m, где e – заряд

электрона, m – его масса. Магнетрон – это электронный прибор,

предназначенный

для

генерации

электромагнитных

колебаний

сверхвысокой частоты большой мощности. Действие прибора основано на

взаимодействии потока электронов со скрещенными электрическим и

магнитным полями. В данной лабораторной работе для определения

удельного заряда электрона используется электромагнитный аналог

магнетрона.

Рассмотрим движение заряженной частицы в электрическом и

магнитном полях. Известно, что на частицу, обладающую зарядом q и



сила Лоренца



Fл q[vB].

(6.1)



векторы v и B . Если q > 0, то направление Fл совпадает с направлением



векторного произведения [vB]. Если q < 0, то Fл и [vB] противоположно

направлены. Когда заряженная частица движется одновременно и в

электрическом, и в магнитном полях, сила, действующая на нее,

определяется как



F qE q[vB],

(6.2)



где E – напряженность электрического поля.