И обработки результатов измерений
Приборы и принадлежности. Установка, согласно схемы на рис.3 в которую входят: электронно-лучевая трубка, блоки питания электронно-лучевой трубки и соленоида, соленоид, реостат, амперметр, вольтметр, ключи К1, К2, переключатель П.
1. Изучить схему рабочей установки в соответствии с ее описанием в данном руководстве.
2. Включить блок питания (4) электронно-лучевой трубки, замкнув ключ К1.
3. После нагрева катода (2) электронно-лучевой трубки в течение (1÷2) минут включить ускоряющее напряжение между катодом и анодом, замкнув ключ К2 (При этом будет формироваться электронный пучок в направлении экрана (10), и на экране появится след электронного пучка в виде светящегося пятна). Измерить с помощью вольтметра (6) напряжение U между катодом и анодом. Записать в таблицу 1 .
4. Величину n - число витков обмотки соленоида на единицу длины определить самостоятельно, для этого подсчитать число витков на один сантиметр длины, а затем пересчитать на один метр. Учесть, что обмотка может содержать один или несколько слоев. Записать найденное значение п в таблицу.
5. Переключатель Пустановить в одно из двух возможных положений (например положение 1), замкнув тем самым цепь соленоида.
6. С помощью реостата R уменьшить сопротивление цепи соленоида, для увеличения тока в цепи соленоида и, соответственно, увеличению магнитного поля соленоида. Уменьшая сопротивление R, добиться первой фокусировки (N=1) пятна в точку на экране трубки. Записать в таблицу значение силы тока I1 на амперметре (9), соответствующей фокусировке N=1.
7. Продолжать увеличивать ток в соленоиде. Яркая точка превратится снова в размытое пятно, а затем будет получена вторая фокусировка электронного пучка (N=2). Записать в таблицу соответствующее значение тока I2. Аналогично получить третью фокусировку (N=3) и записать ток I3 в таблицу 1 .
Таблица 1.
U= , п = , l =
| ток | опыт 1 | опыт 2 | опыт 3 | <Ii>,A | e/mi | (e/mi -< e/mi >)2 | |
| N=1 | I1,A | ||||||
| N=2 | I2,A | ||||||
| N=3 | I3,A | ||||||
| Σ | ----- | ----- | ----- | ----- |
8. Вернуть реостат в исходное положение (то есть вывести его на полное сопротивление).
9. Изменить направление магнитного поля в соленоиде, установив переключатель П (рис.3) в положение 2.
10. Провести измерения тока Ii по пунктам 6 и 7 для трех последовательных фокусировок электронного пучка. Заполнить таблицу. Изменить направление магнитного поля (переключатель Пвновь установить в положение (1) и произвести третий раз измерения токов по пунктам (5÷7).
11. Найти среднее значение силы тока по трём опытам для каждой фокусировки.
12. По расчетной формуле (16) вычислить удельный заряд электрона (е/m) для трех фокусировок (N= 1,2,3). Найти среднее значение удельного заряда <е/m>.
13. Задавшись доверительной вероятностью Рα , определить доверительный интервал Δ е/m , считая измерения прямыми. Записать окончательный результат в виде:
е/m = <е/m> ±Δ е/m, приРα =….
14. Сравните полученное Вами в опыте значение удельного заряда электрона со справочным значением (взяв из справочной таблицы значения е и m). Сделайте выводы.
Контрольные вопросы
1. Какова цель данной лабораторной работы? Что называют удельным зарядом электрона?
2. Объясните, в чем заключается метод фокусировки пучка электронов в магнитном поле.
3. Объясните, каким образом устроена электронно-лучевая трубка.
4. Каким образом создают магнитное поле для фокусировки электронов в данной лабораторной работе?
5. Дайте определение силы Лоренца в векторной и скалярной формах. Изобразите силу Лоренца на рисунке. Рассмотрите два случая: - когда частица влетает в магнитное поле под углом α=90º и когда – под произвольным углом не равным 90º. Каковы будут траектории движения частицы в этих случаях?
6. Выведите выражение для радиуса кривизны траектории заряженной частицы в магнитном поле и для периода ее обращения по окружности.
7. Выведите выражение для шага винтовой траектории, по которой движется заряженная частица.
8. Расскажите порядок измерений в лабораторной работе по схеме рабочей установки.
Литература
1. Савельев И.В. Курс общей физики, т.2.-М.: Наука, любое издание.
2. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1990.
3. Детлаф А.А., Яворский Б.М., Милковская Л.Б. Курс физики, т.2.-М: Высшая школа, любое издание.
4. Гольдин Л.Л. и др. Лабораторные занятия по физике. – М.: Наука, 1983г.-704с.
5. Кунце Х.И. Методы физических измерений. – М.: Мир, 1989г.-214с.
6. Савинков Н.А. Электромагнетизм. Учебно-методическое пособие для самостоятельной работы студентов заочников, -Мариуполь: ПГТУ, каф. физики, 2006г.-97с.
Издательство кафедры физики ПГТУ декабрь 2010 тираж 10 экз