3. Принцип метода измерений и рабочая формула

При «критическом» значении индукции магнитного поля радиус окружности, по которой движется электрон, можно считать приблизительно равным радиусу цилиндра анода R_ц. Поэтому формула (5) имеет вид

. (6)

За «критическое» значение индукции магнитного поля В_кр принимается то минимальное значение магнитного поля, при котором электроны не будут достигать анода.

Эксперимент по определению удельного заряда электрона «методом магнетрона» заключается в снятии сбросовой ха­рактеристики лампы, по которой можно определить «крити­ческое» значение индукции магнитного поля В_кр, при котором анодный ток резко уменьшается.

Сбросовой характеристикой называется зависимость анод­ного тока I_а от индукции магнитного поля при постоянном анодном U_а и катодном U_н напряжениях. Так как индукция магнитного поля пропорциональна току в соленоиде I_с (при  = const), то сбросовой характеристикой можно считать и зависимость анодного тока от тока в соленоиде I_а=f(I_с). Идеальная сбро­совая характеристика магнетрона приведена на рис. 3

Рис. 3

Практически получаемые зависимости не имеют такой крутой падающей части, как у идеальной характеристики. Это объясняется тем, что электроны, двигающиеся от катода к аноду, имеют всегда разные скорости. Поэтому уменьшение анодного тока происходит не сразу, а постепенно (рис. 4). Учитывая это, при получении сбросовых характеристик «критическим значением» индукции В_кр следует считать значение В в наиболее крутой части характеристики.

Рис. 4

Индукция магнитного поля соленоида может быть вычис­лена по величине питающего соленоида постоянного тока I_с, если известно число витков n на единицу длины п об­мотки соленоида:

B = ₀I_c n, (7)

где ₀ = 4 ^. 10^-7 Гн/м; =1.

4. Измеряемый объект

Объектом измерения в данной работе являются критическое значение индукции магнитного поля и удельный заряд электрона .

5. Описание лабораторной установки

На рис. 5 представлена принципиальная электрическая схема лабораторной установки.

Рис. 5

В качестве модели магнетрона используется ламповый вакуумный диод. Со­леноид надевается на баллон лампы так, чтобы ось соленоида совпала с катодом лампы.

Схема установки содержит три цепи:

1.Цепь накала катода – обеспечивает термоэлектронную эмиссию и содержит источник питания – выпрямитель на 2 В и сопротивление.

2. Анодная цепь служит для создания электрического поля, между анодом и катодом, содержит миллиамперметр mA ,вольтметр V, источник питания ИП – выпрямитель на 130 В.

3. Цепь соленоида – обеспечивает создание магнитного поля, содержит соленоид L, амперметр A, реостат R для регулировки тока и магнитного поля в соленоиде, ключ К и источник питания – выпрямитель на 50 В.