5. Измерение удельного заряда электрона

1. Включите источник питания и установите напряжение на первой сетке лампы U₁= 1 В.

2. Установите значения напряжений 5 В, 5 В и снимите зависимость тока анода от тока соленоида . Для этого с помощью реостата изменяйте сопротивление в цепи соленоида так, чтобы ток соленоида (показания амперметра А₂ на рис. 6.4) увеличивался от 0 до 0,2 А и от 0,5 А до 0,9 А с шагом 0,1 А, а от 0,2 А до 0,5 А с шагом 0,05 А. Результаты внесите в табл. 6.1.

Таблица 6.1

, А		0	0,1	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	, А
															1	2
5 В	, мкА
6 В
7 В

3. Снимите зависимость тока анода от тока соленоида еще для двух значений напряжения на сетке 2 и на аноде: 6 В; 7 В. Результаты внесите в табл. 6.1.

4. Постройте на миллиметровой бумаге (или с помощью компьютера) для каждого значения напряжения на сетке 2 три графика зависимостей тока анода от тока соленоида .

5. Определите критический ток первым способом. Для этого найдите точку середины уменьшения тока соленоида по формуле

В качестве критического значения тока возьмите такое значение тока соленоида, при котором (см. рис. 6.7). Внесите результаты в табл. 6.1.

Рис. 6.7. Пример определения первым способом 0,4 А

6. Определите (по указанию преподавателя) критический ток вторым способом. Приложите к верхней части первого графика линейку (лучше прозрачную) так, чтобы она совпала с касательной к нему. Перемещая линейку вдоль графика так, чтобы она продолжала совпадать с касательной, найдите точку перегиба графика (см. рис. 6.6), она соответствует критическому значению тока соленоида . Внесите результаты в табл. 6.1. Найдите среднее значение критического тока по результатам применения двух способов.

7. Для автоматизированного определения значения критического тока вторым способом можно использовать программу Origin. Для этого после построения графика (пример на рис. 6.8 вверху) выполните команду Math-Differentiate. В результате в окне Deriv (от derivation – взятие производной) будет построен приближенный график зависимости производной (пример на рис. 6.8 внизу). Критическому току отвечает максимум модуля производной , то есть точка с наиболее крутым спадом анодного тока. Для установления значения критического тока удобно использовать инструмент Перекрестие (пример на рис. 6.8 внизу).

8. Повторите определение для двух других графиков. Внесите результаты в табл. 6.1.

9. Рассчитайте по формуле (6.11) для каждого значения U₂ величину удельного заряда электрона .

10. Для каждого из полученных значений рассчитайте относительную и абсолютную погрешности измерений. В качестве погрешности тока возьмите значение шага тока 0,05 А в табл. 6.1 вблизи . Найдите среднее арифметическое значение удельного заряда электрона .

а б

Рис. 6.7. Пример определения значения в программе Origin вторым способом. Критическому току 0,38 А соответствуют значения мТл, среднее значение Кл/кг, относительная погрешность порядка 20%, точное значение по табличным данным Кл/кг.

7. Ответ запишите в форме:

, (6.13)

где в качестве абсолютной погрешности возьмите максимальное значение из трех найденных абсолютных погрешностей.

7. Результат (6.13) сравните со значением , найденным по табличным значениям заряда и массы электрона.