Определение удельного заряда электрона методом магнетрона
| Цель: | определение удельного заряда электрона. | ||
| Оборудование: магнетрон, два источника электрического тока, вольтметр, амперметр, миллиамперметр, реостаты. |
Магнетрон — прибор, в котором поток электронов движется во взаимно-перпендикулярных электрическом и магнитном полях.
Электрическое поле ускоряет заряженную частицу, а магнитное поле заставляет двигаться ее по окружности.
Магнетрон состоит из двухэлектродной лампы, расположенной внутри соленоида (рис. 1).
 | ||
| Рис. 1 |
где А — анод лампы (цилиндр); К — катод (металлическая нить в центре анода); С — соленоид; 
— напряженность электрического поля; 
— индукция магнитного поля; d = 8,5 мм — расстояние между анодом и катодом.
Электроны в лампе испускаются нагретым катодом. В магнетроне траектория электрона, движущегося от катода к аноду, искривляется. Радиус кривизны траектории электрона зависит от величины индукции магнитного поля. Если радиус кривизны траектории электрона становится меньше половины расстояния между катодом и анодом (d/2), то электроны не будут достигать анода. А будут возвращаться обратно на катод. Тогда анодный ток резко уменьшается.
Порядок выполнения работы
 | ||||
| Рис. 2 |
где П1 и П2 — блоки питания соленоида и лампы; М — магнетрон; А — амперметр, показывающий силу тока в соленоиде; мА — миллиамперметр, показывающий величину анодного тока; R — реостаты для изменения тока в соленоиде; V — вольтметр, измеряющий анодное напряжение.
1. По заданию преподавателя установить величину анодного напряжения. Поддерживая анодное напряжение постоянным, при помощи реостата увеличивать силу тока в соленоиде.
2. Снять экспериментальную зависимость силы анодного тока Ia от силы тока соленоида I.
| I , А | ||||||||||
| Ia, А |
3. Построить график зависимости Ia = f(I).
4. По графику определить величину тока в соленоиде I, при котором начинается падение значение анодного тока в лампе.
I =
5. Измерить длину соленоида L и число витков N.
L = ; N =
6. Рассчитать удельный заряд электрона:
где m = 1 — магнитная проницаемость среды (вакуума); m0 = 4p×10–7 Гн/м — магнитная постоянная.
7. Оценить расхождение экспериментального значения удельного заряда электрона с табличным:
Контрольные вопросы
1. Что называется удельным зарядом частицы?
2. Какое действие оказывает электрическое поле на движение заряженной частицы?
3. Какое действие оказывает магнитное поле на движение заряженной частицы?
4. Что такое сила Лоренца? Запишите формулу силы Лоренца.
5. Как движутся электроны в магнетроне?
Учебное издание
Составители:
ЗАЙЦЕВ Сергей Михайлович
ДЖУЖУК Игорь Иванович
Ваган Владимир Алексеевич
КОНКИН Борис Борисович
САФРОНОВ Владимир Петрович
ШЕГАЙ Владимир Викторович
Рабочая тетрадь
по курсу электричество
Методические указания
к лабораторным работам по физике
для студентов 1 и 2-го курса технических специальностей
всех форм обучения
Редактор
| Подписано к печати г. Формат 60´84/16 Бумага офсетная. Объем 1,6 усл. п. л. 1,3 уч.-изд. л. Заказ № Тираж 25 экз. |
| Редакционно-издательский отдел РГАСХМ ГОУ 344023, г. Ростов-на-Дону, ул. Страны Советов, 1 Отпечатано в копировально-множительном бюро РГАСХМ ГОУ |