III. Описание установки.
Рис. 6 - Электрическая схема ФПЭ-03
Рис. 7
Мультиметр ДМ3061 - прибор для измерения постоянного и переменного тока и напряжения, сопротивления, емкости, частоты.
Источник питания ИП.
Модуль ФПЭ-03 – схема для определения удельного заряда электрона (схема магнетрона)
Геометрические размеры соленоида
Длина L=0,18мм
Число витков N=3300
Диаметр D=0,1м
Радиус
анода
м
IV. Порядок выполнения работы.
1. Подготовить прибор к работе.
Модуль ИП.
Переключатель «контроль напряжения» в крайнее положение против часовой стрелки; ручка 12-120 В регулирует анодное напряжение.
Переключатель «контроль тока»- вправо ручка 2-25 В устанавливает напряжение на соленоиде и на амперметре ИП регистрируется ток.
Мультиметр.
Подключить выходы мультиметра к гнездам ФПЭ- 03
Черный провод: гнездо LO-нижнее гнезда РА
Красный провод: гнездо I- верхнее гнездо РА
2.
Включить мультиметр 
Включить ИП «Сеть»
3. Установить ручкой 12-120В анодное напряжение 50В по вольтметру ИП.
4.
Измерить ток анода
мультиметром
при минимальном (начальном) значение
тока соленоида. Ручкой 5-25 В изменять
через 0,1 А ток соленоида
,
замеряя мультиметром ток анода. Измерение
проводить до
.
5.
Повторить п. 3 и 4 при двух других значениях
анодного напряжения
,
.
6. Результаты измерений занести в таблицу 1
7. Выключить приборы.
8.
Построить на миллиметровой бумаге для
каждого значения анодного напряжения
сбросовую характеристику (рис. 5).
Для
нахождения критического значения тока
в соленоиде
провести до взаимного пересечения
касательную к точке перегиба сбросовой
характеристики (на участке ее спада), и
прямую, соответствующую изменению
минимальных значений анодного тока.
9.
Для каждого критического значения тока
в соленоиде
по формуле (12) рассчитать индукцию
магнитного поля
.
10.
Вычислить
по формуле (11) для каждого значения
и определить среднее значение
.
11.
Вычислить погрешность полученной
величины
для
.
,
где
12. Результаты занести в таблицу 2.
Контрольные вопросы:
1.
Опишите движение частиц в электрическом
и магнитном полях в следующих случаях:
а)
б)
в)
г)
под углом к
2. . Когда частица движется прямолинейно?
2. Устройство магнетрона.
3. Как влияют на движение электронов: а. – анодное напряжение; б. – ток катушки.
4. Объяснить методику определения удельного заряда электрона.
5.
Вывести
формулу для расчета
Задача №1
Заряженная частица с энергией Т =1кэВ движется в однородном магнитном поле по окружности радиусом R =1мм. Найти силу F, действующую на частицу со стороны поля.
Задача №2
Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,1Тл перпендикулярно линиям индукции. Определить силу F, действующую на электрон со стороны поля, если радиус R кривизны траектории равен 0,5см.
Задача №3
Электрон движется в однородном магнитном поле напряженностью Н = 4кА/м со скоростью ϑ =10Мм с . Вектор скорости направлен перпендикулярно линиям напряженности. Найти силу F, с которой поле действует на электрон, и радиус R окружности, по которой он движется.
Задача №4
Протон, прошедший ускоряющую разность потенциалов U = 600В, влетел в однородное магнитное поле с индукцией В = 0,3Тл и начал двигаться по окружности. Вычислить ее радиус R.
Задача №5
Два
иона, имеющие одинаковый заряд, но
различные массы, влетели в однородное
магнитное поле. Первый ион начал двигаться
по окружности радиусом R
5см
1
=
,
второй ион - по окружности радиусом
R
=
2,5
см
Найти
отношение
масс
ионов, если они прошли одинаковую
ускоряющую разность потенциалов.
Задача №6
В однородном магнитном поле с индукцией В =100мкТл движется электрон по винтовой линии. Определить скорость ϑ электрона, если шаг h винтовой линии равен 20см, а радиус R = 5см.
Задача №7
Электрон движется в однородном магнитном поле с индукцией В =100мкТл по винтовой линии, радиус R которой равен 1см и шаг h = 7,8см. Определить период Т обращения электрона и его скорость ϑ .
Задача №8
В однородном магнитном поле с индукцией В = 2Тл движется протон. Траектория его движения представляет собой винтовую линию с радиусом R =10см и шагом h = 60см . Определить кинетическую энергию Т протона.
Задача №9
Протон, пройдя ускоряющую разность потенциалов U = 800В , влетает в однородные, скрещенные под прямым углом магнитное (В = 50мТл) и электрическое поля. Определить напряженность Е электрического поля, если протон движется в скрещенных полях прямолинейно.
Задача №10
Заряженная частица движется по окружности радиусом R =1см в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,1Тл . Параллельно магнитному полю возбуждено электрическое поле напряженностью Е =100В м . Вычислить промежуток времени t, в течение которого должно действовать электрическое поле, для того чтобы кинетическая энергия частицы возросла вдвое.
Задача №11
Протон влетает со скоростью ϑ =100км с в область пространства, где имеются электрическое (Е = 210В м) и магнитное (В = 3,3мТл) поля. Напряженность Е электрического поля и магнитная индукция В совпадают по направлению. Определить ускорение протона для начального момента движения в поле, если направление вектора его скорости ϑ : 1) совпадает с общим направлением векторов Е и В; 2) перпендикулярно этому направлению.
Задача №12
Определите удельный заряд частиц Q/ m , ускоренных в циклотроне в однородном магнитном поле с индукцией В =1,7Тл при частоте ускоряющего напряжения ν = 25,9МГц.
Задача №13
Протоны ускоряются в циклотроне в однородном магнитном поле с индукцией В =1,2Тл . Максимальный радиус кривизны траектории протонов составляет R = 40см. Определите: 1) кинетическую энергию протонов в конце ускорения; 2) минимальную частоту ускоряющего напряжения, при которой протоны ускоряются до энергии Т = 20МэВ.
Задача №14
Для определения отношения величины заряда е электрона к его массе m пучок электронов разгоняют между катодом и анодом электронно-лучевой трубки. При вылете из трубки электроны попадают в область однородного магнитного поля с индукцией В = 5⋅10−4Тл, силовые линии которого перпендикулярны скорости пучка. При этом светлое пятно на экране, находящемся за анодом, смещается на Δl = 7,5мм (относительно положения, когда магнитное поле отсутствует). Определить отношение е m, если напряжение между анодом и катодом трубки равно U =10кВ, а расстояние между анодом и экраном l =10см. Силу тяжести не учитывать.
Задача №15
По обмотке длинного соленоида радиусом R = 5см протекает ток, создающий внутри соленоида однородное магнитное поле с индукцией В = 5⋅10−10Тл. Между витками соленоида (перпендикулярно его оси) вдоль радиуса в него влетает электрон со скоростью ϑ =10 м с. Определить время движения электрона внутри соленоида. Масса электрона и заряд известны.