Описание установки и порядок выполнения работы

1. Соберите схему измерений, показанную на рис.5.

2. Снимите зависимость анодного тока магнетрона I_ от тока соленоида I_c при различных напряжениях на аноде U_. Результаты занесите в таблицу измерений.

3. Постройте график зависимости I_ = f(I_c). По точке перегиба полученной кривой определите I_КР.

4. По формуле (5) с учетом (6) или по (7) рассчитайте удельный заряд электрона .

5. Найти среднее значение из трех опытов.

Контрольные вопросы

1. Что такое магнетрон?

2. Какие силы действуют на электрон при его движении к аноду?

3. Куда направлена сила, действующая на электрон со стороны электрического поля?

4. Куда направлена сила, действующая на электрон со стороны магнитного поля?

5. Выведите рабочую формулу для определения .

6. Почему при выводе рабочей формулы не учитывается сила, действующая на электрон со стороны электрического поля? Можно ли ее учесть?

7. Какие зависимости необходимо снять для определения ?

8. Какое магнитное поле называется критическим?

9. Как определяется в работе В_КР, при каких предположениях формула для определения В_КР верна?

Список литературы

1. Калашников С.Г. Электричество.- М., 1977

2. Савельев И.В. Курс общей физики.- М., 1978.- Т.2 и последующие издания этого курса.

Лабораторная работа № 15

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ СОЛЕНОИДА

Цель работы

Изучить явления самоиндукции, понятие индуктивности и методы измерения индуктивности соленоида.

Краткое теоретическое введение

1. Индуктивность контура. Явление самоиндукции.

Вокруг любого проводника с током I существует магнитное поле.

Собственное магнитное поле контура с током создает магнитный поток самоиндукции через воображаемую поверхность S, ограниченную этим контуром:

, (1)

где - проекция вектора индукции магнитного поля тока I на нормаль к элементу поверхности dS.

Из закона Био-Савара-Лапласа и принципа суперпозиции следует, что эта проекция равна

где - вектор индукции магнитного поля, созданного элементом замкнутого контура Г с током I в точке, местоположение которой относительно определяется радиус - вектором .

Подставляя выражение для в формулу (1) и вынося из-под знака интеграла постоянные, получим

(2)

или

.

Коэффициент пропорциональности между собственным потоком вектора магнитной индукции через поверхность, ограниченную контуром, и силой тока в этом контуре называется индуктивностью контура (коэффициентом самоиндукции).

Из формулы (2) следует, что индуктивность контура зависит только от геометрических размеров, формы контура и магнитной проницаемости той среды, в которой он находится.

Единица индуктивности в СИ называется Генри (Г):

Для бесконечно длинного соленоида, витки которого плотно прилегают друг к другу и сделаны из проводника с очень малым поперечным сечением, индуктивность выражается следующей формулой:

, (3)

где - плотность намотки витков соленоида, - объем соленоида, - магнитная проницаемость вещества сердечника.

Если сила тока, протекающего по контуру, изменяется со временем, то в соответствии с законом Фарадея, в контуре наводится ЭДС самоиндукции :

Если контур с током не деформируется и магнитная проницаемость среды не изменяется (нет ферромагнетиков в магнитном поле контура), то и

. (4)

По правилу Ленца ЭДС самоиндукции противодействует изменению тока в контуре, замедляя как его возрастание, так и убывание.