IV. Содержание отчета.

Отчет по работе составляется в произвольной форме и должен содержать:

1. Краткое описание работы.

2. Результаты измерений.

3. Таблицу с экспериментальными и расчетными данными.

4. Графики B=f(H) и μ=f(H).

5. Выводы.

V. Контрольные вопросы.

1. Что такое магнитное поле? Какими величинами оно характеризуется?

2. Пояс­ните физический смысл величин ,.

3. Запишите закон Био-Савара- Лапласа.

4. Что такое магнитный поток?

5. Сформулируйте теорему Гаусса для магнитного поля.

6. Выведите формулы для определения магнитной индукции соленоида и тороида.

7. Что называется намагниченностью магнетика ? магнитной проницаемостью μ? восприимчивостью χ?

8. Назо­вите виды магнетиков. Укажите их основные отличия.

9. Какова природа намагничивания ферромагнетиков.

10. катушка помещена в однородное магнитное поле индукцией В = 5 мТл так, что ось катушки составляет угол α = 60⁰ с вектором магнитной индукции. Радиус катушки R = 20 см. На сколько нужно изменить число витков катушки, чтобы магнитный поток через нее увеличился на ΔФ = 0,1 Вб?

11. Соленоид длиной 0,5м содержит 1000 витков. Определите магнитную индукцию поля внутри соленоида, если сопротивление его обмотки 120 Ом, а напряжение на ее концах 60 В.

12. Определите магнитный поток сквозь площадь поперечного сечения катушки со стальным сердечником, имеющей на каждом сантиметре 8 витков. Радиус соленоида 2 см, сила тока в нем 2А.

13. Внутри соленоида с железным сердечником напряженность однородного магнитного поля 2500 А/м. Найдите магнитную индукцию внутри соленоида, магнитную проницаемость и магнитный поток, если поперечное сечение сердечника, равно 10 см².

14. Соленоид диаметром 4 см, имеющий 500 витков, помещен в магнитное поле, индукция которого изменяется со скоростью 1 мТл/с. Ось соленоида составляет с вектором магнитной индукции угол 45⁰. Определите ЭДС индукции, возникающей в соленоиде.

2.9 Определение удельного заряда электрона.

Цель работы: определение удельного заряда элек­трона.

I. Теоретическое введение.

Всякая элементарная частица характеризу­ется массой и электрическим зарядом. Определение заряда частицы q и ее массы m играет важную роль в науке. Величины q и m очень малы, поэтому их измерение представляет собой трудоемкую задачу. Гораздо проще определить удельный заряд частицы q/m - отношение заряда частицы к ее массе. Это отношение является характерной величиной для каждой частицы, по­этому измерение удельного заряда является важным для идентификации заряженных частиц. Величина удельного заряда может быть измерена различными ме­тодами. В данной работе используется "метод магнетрона", в основу кото­рого положены закономерности движения электрона в скрещенных магнитом и электрическом полях.

На заряженную частицу q, движущуюся со скоростью в однородном магнитном поле с индукцией действует сила Лоренца:

. (1)

Для электрона сила Лоренца запишется:

(2)

где - заряд электрона.

- векторное произведение векторов и .

Модуль силы Лоренца равен.

(3)

где α – угол между векторами и .

Н аправлена сила Лоренца перпендикулярно к плоскости, в которой лежат векторы и . Если заряд положителен, направление силы совпадает с направлением вектора , в случае отрицательного заряда q направле­ния векторов и противоположны (рис.1).

Сила Лоренца работы над заряженной частицей не совершает, т.к.

()

Следовательно, действуя на заряженную частицу постоянным магнитным по­лем, изменить ее энергию нельзя, можно изменить лишь направление скорости, что приводит к появлению нормального ускорения.

(4)

где R - радиус кривизны траектории.

В случае, когда частица влетает в магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции (), она начинает описывать в пространстве окружность (рис. 2).

В данном случае sinα = 1, поэтому модуль силы Лоренца (3) запишется следующим образом:

(5)

С учетом (4) получим:

(6)

Сопоставляя (4) и (6), будем иметь

(7)

Рассмотрим движение электрона в скрещенных магнитном и элек­трическом полях (рис. 3).

С о стороны электрического поля на электрон действует кулоновская сила .

(8)

где - напряженность электрического поля.

Так как сила Лоренца меняет только направление скорости электрона, то из­менение его кинетической энергии обусловлено действием лишь элек­трического поля. Работу элек­трического поля по перемещению заряда q можно определить по формуле , следовательно

(9)

где U-разность потенциалов, m -масса электрона,V₀ – его начальная скорость

Если V₀ = 0, то из формулы (9) получим, что скорость электрона равна:

(10)

Подставим в уравнение (7) значение скорости электрона из со­отношения (10) и, решив полученное уравнение относительно е/m, по­лучим:

(11)

Соотношение (11) является исходным уравнением для определения удельного заряда электрона.