Порядок выполнения работы, обработка результатов измерений
1. Установите программу «Открытая физика 1.1» на компьютер.
2. Запустите установленную программу, в разделе – «Содержание», откройте вкладку «Электричество и магнетизм», выберите компьютерную модель – «Движение заряда в магнитном поле», рисунок 3.
ИЗУЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ СИЛЫ ЛОРЕНЦА НА ЧАСТИЦУ, ВЛЕТАЮЩУЮ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНО МАГНИТНОМУ ПОЛЮ.
1.1. Установите скорость частицы. Для этого нажмите на клавишу «Выбор». Затем подведите курсор к бегунку шкалы υx, нажмите левую клавишу мышки и двигайте шкалу до нужного положения. Аналогично установите υz = 0 м/с.
1.2. Установите значение индукции (B > 0) магнитного поля.
1.3. Нажмите клавишей мышки на клавише «Старт» и повторным нажатием остановите процесс после двух-трех оборотов. Запишите значение радиуса окружности.
1.4. Исследуйте зависимость r от В. Для этого для трех значений скоростей меняйте значение магнитной индукции. Все значения занесите в таблицу 1
Таблица 1
| υx1, м/с = | υx2, м/с = | υx3, м/с = | ||
| В, мТл | r1, м | r2, м | r3, м | |
1.5. Исследуйте зависимость r от υx. Для этого для трех значений магнитной индукции меняйте значение скоростей. Все значения занесите в таблицу 2
Таблица 2
| В1, мТл = | В2, мТл = | В3, мТл = | ||
| υx, м/с | r1, м | r2, м | r3, м | |
1.6. Постройте графики зависимостей r от В (по данным таблицы 1)и r от υx (по данным таблицы 2).
1.7. Рассчитайте удельный заряд частицы по формуле (6). Для этого установите любое значение магнитной индукции B > 0 поля и любое значение скорости υx. Нажмите клавишей мышки на клавише «Старт» и повторным нажатием остановите процесс после одного оборота. Запишите значение периода (время одного оборота частицы).
1.8. Зарисуйте траекторию движения частицы.
ИЗУЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ СИЛЫ ЛОРЕНЦА НА ЧАСТИЦУ, ВЛЕТАЮЩУЮ ПОД УГЛОМ К МАГНИТНОМУ ПОЛЮ.
2.1. Установите скорость частицы. Для этого подведите курсор к клавише «Выбор» и нажмите кнопкой мышки. Затем подведите курсор к бегунку шкалы υx, нажмите левую клавишу мышки и двигайте шкалу до нужного положения. Аналогично установите υz.
2.2. Установите значение индукции (B > 0) магнитного поля.
2.3. Исследуйте зависимость шага спирали от значения υz. Для этого для трех значений магнитной индукции меняйте значения υz (при неизменном значении скорости υx). Нажмите клавишей мышки на клавише «Старт» и повторным нажатием остановите процесс после двух-трех витков спирали. Рассчитайте и запишите значение периода вращения (время одного оборота). Значение шага спирали h рассчитайте по формуле (5). Запишите все значения в таблицу 3.
 |
| Рисунок 3 - Движение заряда влетающего под углом к магнитному полю |
Таблица 3
| υx, м/с = | В1, мТл = | В2, мТл = | В3, мТл = | |||
| υz, м/с | T, с | h, м | T, с | h, м | T, с | h, м |
2.4. Постройте график зависимости шага спирали h от значения υz по данным таблицы 3.
2.5. Рассчитайте удельный заряд частицы по формуле (6). Для этого установите любое значение магнитной индукции B > 0 поля и любое значение скорости υx и υz. Нажмите клавишей мышки на клавише «Старт» и повторным нажатием остановите процесс после одного оборота. Запишите значение периода (время одного оборота частицы).
2.6. Зарисуйте траекторию движения частицы.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Запишите выражение для силы Лоренца в векторной и скалярной форме.
2. Опишите поведение заряженной частицы в магнитном поле.
3. От чего зависит вид траектории протона, при движении в магнитном поле.
4. Выведите формулы для параметров траектории частицы.
5. Электрон движется в магнитном поле по окружности. Как зависит период вращения электрона от его скорости.