Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДАЭЛЕКТРОНА
МЕТОДОМ МАГНЕТРОНА Цель работы:с помощью магнетрона определить отношение заряда электрона к его массе (удельного заряда). Приборы и принадлежности:миллиамперметр, микроамперметр, двухэлектродная электронная лампа, потенциометр.
Основы метода и описание установки Простейший магнетрон представляет собой двухэлектродную электронную лампу, состоящую из цилиндрического анода и расположенного на его оси катода. Лампа помещается в однородное магнитное поле, которое направлено вдоль ее оси. В данной работе магнитное поле создается соленоидом. Индукция магнитного поля Bизменяется за счет изменения силы тока Icв соленоиде, в результате чего изменяются траектории движения электронов и, как следствие, анодный ток Iaмагнетрона. Удельный заряд e/m электрона оценивается по экспериментально полученной зависимости Ia = f(Ic). На электрон, движущийся от катода к аноду, действуют две силы: одна – со стороны электрического поля:
другая – со стороны магнитного поля
Первая направлена вдоль радиуса от катода к аноду, вторая – перпендикулярно к векторам скорости и индукции магнитного поля. На рис. 3.1 показаны траектории электронов при различных значениях индукции магнитного поля. По мере увеличения индукции поля траектория электрона все более искривляется, и при некотором критическом значении индукции Bкрэлектроны перестают достигать анода. Анодный ток в этот момент резко уменьшается.
Рис. 3.1. Влияние магнитного поля на траекторию движения электрона
Изображенную на рис. 3.2 зависимость силы анодного тока от индукции магнитного поля называют сбросовой характеристикой магнетрона.
а б
Рис. 3.2. Примерный вид идеальной (а) и реальной (б) сбросовых характеристик магнетрона
Идеальная характеристика получилась бы при одинаковых скоростях движения электронов в строго однородном поле. Реально прекращение анодного тока происходит не скачком, а плавно. Критическое значение Bкриндукции магнитного поля соответствует точке перегиба кривой Ia = f(Ic). Критический диаметр траектории электрона равен радиусу анода:
Сила, действующая на электрон со стороны магнитного поля, сообщает ему нормальное ускорение. По второму закону Ньютона
откуда
С другой стороны,
где Ua – разность потенциалов между катодом и анодом. Из формул (3.5) и (3.6) легко получить формулу для удельного заряда электрона
Магнитное поле соленоида конечной длины без сердечника рассчитывается по формуле
где Гн/м – магнитная постоянная; N – число витков соленоида; – ток в соленоиде; D – диаметр соленоида; L – его длина. Формула для расчета удельного заряда электрона принимает окончательный вид:
Принципиальная схема электрической установки, приведенная на рис. 3.3, состоит из двух частей – цепи соленоида (а) и цепи диода (б).
а б
Рис. 3.3. Принципиальна схема электрической цепи установки: mA – миллиамперметр; mA – микроамперметр; П1, П2 – регуляторы тока и напряжения
Порядок выполнения работы 1. Включить установку на прогрев; время прогрева не менее 2 мин. 2. Ознакомиться с приборами, заполнить табл. 3.1, записать данные о параметрах магнетрона (см. приложение).
3. Провести пробное испытание: постепенно увеличивая ток в соленоиде (с помощью регулятора П1), следить по микроамперметру за изменением анодного тока. Вблизи критического тока в соленоиде анодный ток должен быстро уменьшаться с ростом тока в соленоиде. Приближенно оценить интервал значений тока в соленоиде, в пределах которого анодный ток изменяется наиболее быстро. 4. Снять зависимость силы анодного тока от силы тока в соленоиде в найденном интервале. Ток в соленоиде изменять через 10 мА. Результаты измерений занести в табл. 3.2.
Таблица 3.2 Экспериментальные результаты
5. По экспериментальным данным в масштабе тетрадной страницы построить график Ia = f(Ic)на миллиметровой бумаге.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2018-06-01; просмотров: 238. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |