- •Авторы: а.П.Мезенцев, а.С.Мустафаев, т.В.Стоянова, в.В.Фицак
- •ЭлектрОизмерительнЫе приборы
- •Контрольные вопросы
- •Работа 1. Изучение устройства и работы электронного осциллографа
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Работа 2. Электромагнитные колебания в простом колебательном контуре
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Работа 3. Изучение зеркального гальванометра магнитоэлектрической системы
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Работа 4. Изучение магнитного поля тока
- •Общие сведения
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Работа 5. Измерение напряженности магнитного поля на оси короткой катушки
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Работа 8. Определение удельного заряда электрона методом магнетрона
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Работа 9. Исследование электрической цепи источника постоянного тока
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Работы 10. Определение коэффициента взаимной индукции двух соленоидов
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Работа 11. Изучение свойств ферромагнетика с помощью осциллографа
- •Общие сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчета
- •Контрольные вопросы
- •Содержание
Содержание отчета
1. Формулировка цели работы.
2. Основные формулы.
3. Экспериментальные данные в табличной форме.
4. Графики зависимостей.
5. Примеры вычисления значений Rхл, B, n и их погрешностей.
Контрольные вопросы
1. Какая сила действует на заряд в магнитном поле? Чему равна величина силы и как определяется ее направление?
2. В чем заключается эффект Холла?
3. От чего зависит величина ЭДС Холла?
4. Какие данные о проводниках и полупроводниках можно получить на основе экспериментального исследования эффекта Холла?
5. Как рассчитать концентрацию носителей тока, используя эффект Холла?
6. Во сколько раз отличается концентрация носителей тока в металлической пластинке, по сравнению с концентрацией в полупроводниковом датчике Холла?
7. Как определить знак носителей тока в полупроводниковом датчике Холла?
8. Как определить индукцию магнитного поля в зазоре катушки электромагнита с помощью датчика Холла?
Работа 8. Определение удельного заряда электрона методом магнетрона
Цель работы – определить удельный заряд электрона по «сбросовым» характеристикам магнетрона.
Общие сведения
В упрощенном виде магнетрон представляет собой вакуумный диод, состоящий из двух коаксиальных цилиндров, катода радиусом а и анода радиусом b, который помещен во внешнее однородное магнитное поле , направленное вдоль оси цилиндров. Между катодом и анодом приложено напряжение Uа, создающее электрическое поле ( ).
Под действием электрического поля электрон движется ускоренно, и его скорость определяется величиной анодного напряжения:
.
На движущийся электрон в магнитном поле действует сила Лоренца
.
Так как эта сила перпендикулярна скорости, то электрон будет двигаться по криволинейной траектории с переменным радиусом кривизны
.
Для упрощения задачи будем считать, что электроны движутся по круговым орбитам с радиусом
.
Из приведенного соотношения следует, что радиус круговой траектории зависит от удельного заряда электрона , анодного напряжения Ua и индукции магнитного поля В.
Рассмотрим влияние магнитного поля на величину тока диода при заданном значении Ua. Если магнитное поле отсутствует (В = 0), электроны от катода к аноду летят по прямой траектории (рис.1, кривая 1), причем все электроны, испускаемые катодом, достигают анода. При малых значениях В кривизна траектории невелика (кривая 2). Поэтому и в этом случае все электроны достигают анода (анодный ток остается практически постоянным). При определенном значении радиус кривизны траектории становится примерно равным расстоянию между катодом и анодом (кривая 3). в этом случае электроны движутся по круговым траекториям и только малая часть их достигает анода. При дальнейшем увеличении В (кривая 4) практически все электроны возвращаются к катоду и ток в диоде близок к нулю. Таким образом, зависимость анодного тока от В имеет характер «сбросовой» характеристики – зависимости тока в аноде Iа от тока в соленоиде Iс (рис.2).
, (1)
где а = 0,1 мм; b = 9,6 м.
(2)
(здесь ; N = = 900 витков; l = 14 см).
Таким образом, для вычисления удельного заряда электрона необходимо экспериментально построить «сбросовую» характеристику, т.е. зависимость Ia = f (Ic), по которой определить Iкр, а затем по соответствующим формулам вычислить Вкр и удельный заряд электрона.