Порядок выполнения работы

После проверки схемы преподавателем включить выпрямитель и установить разность потенциалов между анодом и катодом 9 В.

1. Собрать электрическую цепь согласно схеме (рис. 1.6 и 1.7). После проверки схемы преподавателем включить выпрямитель и установить разность потенциалов между анодом и катодом 9 В.

2. Ключом К₂ замкнуть цепь накала. Через некоторое время (когда катод прогреется) появится анодный ток. Регулируя реостатом R₂ , увеличить ток до 400 – 500 мкА.

3.Когда анодный ток примет стабильную величину, замкнуть ключом К₁ цепь соленоида. Постепенно увеличивая силу тока в последнем, следить за изменением анодного тока. Данные занести в таблицу 2.

7

Таблица 2

№	Ic , А	Ia , А	Ia , А	Ic , А	Ia /Ic
1. … 15.

7

Силу тока в соленоиде сначала увеличить на 0,2 – 0,25 А, а затем, когда анодный ток заметно спадет, необходимо изменять плавно через 0,1 А. Максимальное значение силы тока в соленоиде 2 А.

Во время работы следить, чтобы разность потенциалов между катодом и анодом не изменялась, оставаясь постоянной при каждом отсчете.

1. На основании данных таблицы вычертить две кривые

I_a /I_c= f (J_c), I_a= f(J_c) на одном графике (см. рис. 1.8).

2. Определить «критическое» значение силы тока I_кр по графику.

3. Подставляя данные в расчетную формулу (1.5), вычислить, e/m, учитывая, что R_а = 6,4 мм, n = 20 см ^-1.

Контрольные вопросы

1. Что такое магнетрон? Объясните принцип его работы.

2. От чего зависит кривизна траектории электрона. Почему?

3. Что такое “сбросовое напряжение”?

4. Выведите формулу для расчёта удельного заряда электрона.

8

2. ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА

(Лабораторная работа № 2.9)

Цель работы: определение магнитных полей, создаваемых вдоль оси длинной и короткой катушек; сопоставление экспериментальных и теоретических зависимостей.

Теоретическое введение

Соленоид представляет собой длинную цилиндрическую катушку, для которой выполняется соотношение 2R_к <<L, где R_к – радиус катушки, а L – ее длина. Катушка называется короткой, если ее диаметр значительно больше длины (2R_к >>L). Так как витки расположены вплотную друг к другу, то катушку можно рассматривать как систему последовательно соединенных круговых токов одинакового радиуса с общей осью. Магнитная индукция В поля катушки равна геометрической сумме магнитных индукций B_j полей всех витков этого соленоида. В свою очередь, индукция магнитного поля кругового витка с током определяется на основании закона Био – Савара – Лапласа и равна

, (2.1)

где x – координата точки в которой определяется величина В.

Интегрирование по всем виткам приводит к следующему выражению

(2.2)

где J – ток, протекающий по катушке; N – число витков катушки; L – длина катушки; α₁ и α₂ – углы между направлением оси х и радиус – векторами, проведенными из точки на оси к краям катушки, в которой определяется величина магнитной индукции (рис. 2.1 а).

9

Если L >> R_K , то соленоид можно считать бесконечно длинным. Для точек, лежащих вдали от концов такого соленоида α₁ = 0 , а α₂ = π, так что

B = μ₀nJ , (2.3)

где n = N/L – число витков, приходящихся на единицу длину соленоида. Данная формула может быть получена значительно проще с применением теоремы о циркуляции В.

Для короткой катушки, у которой L << 2R_K , на основании (2.3) получим

(2.4)

где N_K – число витков короткой катушки.

Примерная картина магнитного поля на оси короткой и длинной катушек приведена на рис. 2.1.

а) б)

Рис 2.1

10