Інтерфейс програми “Рух електрона в електричному полі”

Розглянемо рух електрона в електричному полі (див. Інтерфейс програми). Сила, що діє на заряджену частику в однорідному електричному полі, всюди однакова, а тому незмінним буде і прискорення частинки, яке визначається за другим законом Ньютона:

= const. (41.6)

Тоді Y = , і V_Y = , де – час руху частинки в полі конденсатора, L – довжина конденсатора, Y – відхилення частики по вертикалі і V_Y – вертикальна складова швидкості в момент часу, коли частинка вилітає з конденсатора при умові, якщо V_0Y = 0, – горизонтальна складова швидкості частинки (не змінюється під час руху частини в конденсаторі).

Порядок виконання роботи

Завдання № 1

1. Ознайомитися з інтерфейсом комп’ютерної програми “Рух електрона в електричному полі.

2. Міняючи значення напруженості електричного поля і початкових швидкостей електрона, спостерігати за рухом електрона.

3. Зробити висновок про рух електрона в однорідному полі конденсатора.

Завдання № 2

Визначення питомого заряду електрона

1. Підведіть маркер миші до регулятора напруженості . Натисніть ліву кнопку миші і, утримуючи її в натиснутому стані, змінюйте . Встановіть числове значення згідно таблиці варіантів. Аналогічним способом встановіть V_0X = 2·10⁶ м/с, V_0Y = 0. Натиснувши кнопку «Старт», спостерігайте рух частинки. Збільшуючи V_0X, підберіть мінімальне значення, при якому частинка вилітає з конденсатора. В момент вильоту частинки з конденсатора натисніть кнопку “Стоп”. Запишіть значення довжини пластин конденсатора L.

Таблиця 41.1 – Варіанти завдань

Варіант	1	2	3	4	5
E, kV/m	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5

2. Проведіть вимірювання параметрів руху частинки – вертикальне відхилення на вильоті з конденсатора Y, вертикальна складова швидкості V_Y на вильоті з конденсатора, початкова швидкість V_0X. Запишіть числові значення з екрана в таблицю.

3. Повторіть вимірювання 5 разів, щораз збільшуючи V_0X на 0,2·10⁶ м/с. Результати записуйте в таблицю.

4. Побудуйте на окремих аркушах графіки експериментальних залежностей вертикального відхилення на вильоті з конденсатора Y від квадрату величини оберненої до початкової швидкості (1/) і вертикальної складової швидкості V_Y на вильоті з конденсатора від величини 1/V_0X.

5. Для кожного графіка визначте експериментальне значення питомого заряду електрона, використовуючи формули:

для першого і для другого графіків, де і – тангенси кута нахилу прямої на графіках.

5. Розрахуйте середнє значення експериментально отриманого питомого заряду електрона.

6. Запишіть відповідь. Сформулюйте висновки згідно з відповідними графіками.

Табличне значення питомого заряду електрона e/m = =1.76·10¹¹Кл/кг.