Работа 3 определение удельного заряда электрона методом магнетрона

Цель: ознакомиться с одним из методов определения удельного заряда частицы и определить удельный заряд электрона.

Оборудование: регулируемый источник постоянного тока, стабилизирован-ный источник постоянного тока, миниблок «Магнетрон», мультиметры.

Контрольные вопросы

1. Запишите формулу для силы, действующей на заряженную частицу в электромагнитном поле. Какими компенентами она определяется?

2. В чем состоит существенное отличие магнитного поля от электричес-кого?

3. Как определяется направление силы Лоренца, действующей на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле?

4. От чего зависит форма траектории электрона в магнетроне? Покажите форму траектории электрона при различных значениях магнитной индукции.

5. Укажите способ определения критического значения тока в лабораторной работе.

Описание установки

Сила, действующая со стороны электромагнитного поля на движущуюся заряженную частицу, была впервые получена Г.А.Лоренцем и имеет вид .

Уравнение движения частицы в пространстве, где имеются и электрическое и магнитное поле, согласно второму закону Ньютона будет иметь вид.

Это уравнение показывает, что харак-тер движения заряженной частицы в силовых полях определяется отношением , которое называют удельным зарядом частицы.

Удельный заряд электрона можно определить различными способами. Одним из наиболее распространенных из них является метод магнетрона.

Электрическая схема установки приведена на рисунке.

В измерительном блоке установки используется электронная лампа диод, с катодом и анодом цилиндрической формы. Электрическое поле направлено вдоль радиальных прямых от анода к катоду лампы, которая поме-щается внутри электромагнита, создающего однородное магнитное поле направленное парал-лельно оси лампы. В магнтном поле на движущиеся электроны будет действовать сила Лоренца, которая заставляет электроны двигаться по окружности, радиус которой зависит от индукции магнитного поля. При увеличении индукции магнитного поля радиус окружности уменьшается и при некотором критическом значении индук-ции магнитного поля траек-тория электрона искривляется настолько, что он только касается анода и при этом анодный ток резко падает. Так как индукция магнитного поля, создаваемого электро-магнитом пропорциональна намагничи-вающему току, то можно утверждать, что анодный ток лампызависит от тока электромагнита, т.е.. Проведем качественный анализ этой зависимости. При значениях индукции магнитного поля меньших критического траектории электронов искривляются, но они все же попадают на анод и создают ток. При критическом значении индукции магнитного поля траектория электронов лишь касается анода и ток в лампе резко падает. Таким образом зависимость анодного тока от тока электромагнита будет иметь вид приведенный на рисунке.

Определяя на опыте критическое значение силы тока можно определить удельный заряд электрона.

Выполнение работы

1. Собрать электрическую цепь по схеме рис.

2. Включить питание генераторов напряжений и блока мультиметров.

3. Кнопками установки напряжения (0…15 В) установите ток 100 мА в обмотке электромагнита и запишите значение анодного тока.

4. Проведите аналогичные измерения увеличивая ток электромагнита на 5 мА до 160 мА.

5. Проведите аналогичные измерения при уменьшении тока электромаг-нита от 200 до 100 мА.

6. Выключите питание.

7. Результаты измерений занести в таблицу.

Таблица

Параметры магнетрона: ,, , ,.
№ п/п	мА	Увелич.	Уменьш.	,мА	, мА	, мА
		,мА	,мА
1.	100
2.	105
3.	110
4.	115
5.	120
6.	125
7.	130
8.	135
9.	140
10.	145
11.	150
12.	155
13.	160