11. Можно ли определить сопротивление проводника в этой работе, используя транспортир? Почему? Лабораторная работа № 5. Определение удельного заряда частицы методом отклонения в магнитном поле.

Цель работы:

• Знакомство с компьютерным моделированием движения заряженной частицы.

• Экспериментальное определение удельного заряда частицы.

• Ознакомление с принципом работы масс- спектрометра.

Краткая теория:

Сила Лоренца – это сила, с которой магнитное поле действует на движущийся заряд.

Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки: если вектор магнитной индукции входит в ладонь, а четыре пальца совпадают с направлением скорости движения частицы, то отогнутый на большой палец покажет направление действия силы на положительный заряд.

Если частица влетает в магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции, то частица будет двигаться по окружности. Согласно второму закону Ньютона:

Отсюда удельный заряд будет равен (1)

Удельным зарядом частицы называется отношение заряда частицы к ее массе.

Т.к. движение по окружности периодическое, то период обращения частицы будет равен: и не будет зависеть от скорости частицы.

Если частица влетает в поле под углом, меньшим чем , то она будет двигаться по спирали.

Масс – спектрометром называется прибор для разделения ионизированных частиц по их массам, основанный на воздействии электрических и магнитных полей на пучки ионов, летящих в вакууме.

Порядок выполнения работы:

1. Откройте программу « Масс – спектрометр»

2. Установите значение вектора магнитной индукции для вашей бригады В=_______ мТл

3. Выберите первый изотоп

4. Установите минимальное значение скорости м/с

5. Нажмите кнопку старт и запустите секундомер в тот момент, когда частица влетит в магнитное поле. Зафиксированное по прилету последней частицы время запишите в таблицу.

6. Запишите в таблицу значения радиусов окружностей, по которым движутся частицы.

7. Последовательно увеличивая скорость на м/с проведите все измерения, записывая значения в таблицу №1

8. Вычислите по формуле (1) удельные заряды изотопов углерода и впишите соответствующие значения в таблицу № 1

Таблица №1

м/с	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
,м
,м
, с
,Кл/кг
, Кл/кг
Табличные значения	=			=

=

=

9. Выберите на экране изотоп , установите соответствующее значение магнитной индукции В= ___________ мТл и выполните измерения с пункта 3 до пункта 6.

Таблица №2

м/с	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
,м
,м
, с
,Кл/кг
, Кл/кг
Табличные значения	=			=

10. Вычислите по формуле (1) удельные заряды изотопов урана и впишите соответствующие значения в таблицу № 2

=

=

11. Постройте для двух таблиц график зависимости времени пролета изотопов в камере масс- спектрометра от их скорости и сделайте вывод по результатам анализа этого графика. Выполните оценку погрешностей.

Вывод:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________-

Вопросы для самоконтроля:

1. Какая сила называется силой Лоренца?

2. Почему сила Лоренца не совершает работу?

3. Как определяется направление силы Лоренца?

4. Как будет двигаться заряженная частица в магнитном поле, если угол между векторами В и меньше ?

5. Определите удельный заряд иона, который в масс- спектрометре совершает один оборот за 628 мкс, двигаясь в однородном магнитном поле с индукцией 50 мТл.

6. Два электрона движутся в одном и том же магнитном поле по орбитам разных радиусов. Сравните их угловые скорости, если известно, что радиус движения первой частицы больше, чем у второй.

7. Опишите движение заряженной частицы в магнитном поле, если ее скорость составляет угол меньше с направлением вектора магнитной индукции.