2513

Определение удельного заряда электрона магнетрона

Лабораторная работа

Физика

Непосредственное измерение массы электрона представляет значительные трудности ввиду ее малости. Легче определить удельный заряд электрона, т.е. отношение величины заряда к массе (е / m), а по величине заряда е и удельному заряду можно найти массу m электрона. Для определения е / m могут применяться различные методы. В данной работе применен метод магнетрона.

Русский

2013-01-06

153 KB

29 чел.

Дата Фамилия Группа

Лабораторная работа №34

I.Название работы:

Определение удельного заряда электрона магнетрона.

Цель работы:

Определение удельного заряда электрона методом магнетрона.

II.Краткое теоретическое обоснование:

Непосредственное измерение массы электрона представляет значительные трудности ввиду ее малости. Легче определить удельный заряд электрона, т.е. отношение величины заряда к массе (е / m), а по величине заряда е и удельному заряду можно найти массу m электрона. Для определения е / m могут применяться различные методы. В данной работе применен метод магнетрона.

Магнетрон представляет собой двухэлектродную лампу (диод) с цилиндрическим катодом и коаксиальным с ним цилиндрическим анодом (рис.1). Лампа помелена в однородное магнитное поле, силовые линии индукции  которого направлены параллельно образующим электродов.

Катод нагревается нитью накала и испускает электроны. Если к электродам подключить источник питания - к аноду плюс и к катоду минус, то в промежутке между электродами образуется электрическое поле, силовые линии напряженности которого будут направлены по радиусам от анода к катоду. Таким образом, магнитное и электрическое поля в магнетроне взаимно перпендикулярны.

Если магнитное поле отсутствует, то электроны под действием электрического поля движется прямолинейно по радиусам (рис. 2,а) и в анодной цепи возникает некоторый анодный ток, зависящий от анодного напряжения и тока накала. Если, не меняя анодного напряжения и тока накала, приложить небольшое магнитное поле в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа (рис.2,б) то под действием этого поля траектория электронов искривляется, но все электроны, в конечном счете, попадут на анод, и в анодной цепи будет протекать такой же анодный ток, как в отсутствие магнитного поля. По мере увеличения магнитного поля траектории электронов будут все больше искривляться, и при некотором значении , называемом критическим магнитным полемкр, траектории электронов будут касаться анода, и при дальнейшем движении электроны возвратятся на катод (рис.2, в).

Таким образом, при =кр анодный ток резко падает до нуля. При дальнейшем увеличении индукции магнитного полятраектории электронов будут еже больше искривляться (рис.2,г), и, следовательно, анодный ток будет оставаться равным нуле.

Зависимость анодного тока Iа от индукции магнитного поля при постоянном токе накала называется сбросовой характеристикой магнетрона,    вертикальный сброс анодного токе при =кр (рис.2, сплошная линия)      справедлив в предположении, что электроны повидают катод со скоростями   равными нулю. В реальных условиях электроны имеют разброс по тепловым скоростям, поэтому резкой сбросовой характеристики не получается, она имеет вид пунктирной кривой (рис.2).

На электрон движущийся в магнитном поле, действует сила Лоренца

где е − заряд электрона; − скорость электрона; − вектор магнитной индукции; знак минус показывает, что заряд электрона отрицательный. Если магнитное поле однородное ( = const) и скоростьперпендикулярна вектору, то сила Лоренца сообщает электрону постоянное нормальное ускорение, и электрон движется по окружности в плоскости перпендикулярной силовым линиям магнитного поля. Применив второй закон Ньютона, можно найти радиус окружности:

где m − масса электрона.

В магнетроне электроны движутся по более сложным траекториям, так как на них действуют как магнитные, так и электрические поля (рис.3)

В пространстве между катодом и анодом напряженность электрического поля такая же, как в цилиндрическом конденсаторе, следовательно

       (28)

где Ua − разность потенциалов между анодом и катодом ra и rk − радиусы анода и катода; r − расстояние от оси катода до исследуемой точки.

В магнетроне радиус, катода много меньше радиуса анода. При условии

rk << ra из формулы (28) следует, что напряженность поля Е1, максимальная у катода, с увеличением r быстро уменьшается. Поэтому основное изменение скорости электронов происходит вблизи катода, и при дальнейшем движении их скорость будет изменяться незначительно. Приближенно можно считать, что в этом случае электроны движутся в магнитном поле с постоянной по величине скоростью, и, следовательно, их траектории будут близки окружности. Предполагая, что траектория электрона при = кр − окружность, радиус которой R = ra / 2 , и используя (27), получаем:

Магнитное поле работы не совершает (Fл), поэтому кинетическая энергия электрона равна работе электрического поля, следовательно,

Из соотношений (29) и (30) получим:

III.Рабочие формулы и единицы измерения.

Вкр = к • Iкр

IV.Схема установки.

V.Измерительные приборы и принадлежности.

Прибор для определения удельного заряда электрона.

VI.Результаты измерения.

Ua1 = 200 v

N

Ic A

Ia мА

1

29

6

2

30

5

3

30

5

4

29

6

5

29

6

6

40

4

7

29

6

8

50

3

9

29

6

10

29

6

Ua2 = 320 v

N

Ic A

Ia мА

1

29

2,5

2

30

2,6

3

31

2,6

4

32

2,4

5

37

2,4

6

28

3,8

7

48

2,1

8

29

3,8

9

62

1,9

10

81

2,1

VII. Черновые записи и вычисления.

VIII. Основные выводы.

Определили удельный заряд электрона методом магнетрона.

IX. Графики.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24637. Аналіз власного оборотного капіталу 35 KB
  Аналіз власного оборотного капіталу. Фінансовий стан підприємства залежить від того наскільки раціонально сформовані джерела фінансування поточних активів оборотного капіталу. Поточні активи створюються як за рахунок власного капіталу так і за рахунок короткострокових позикових коштів. Бажано щоб наполовину вони були сформовані за рахунок власного а наполовину за рахунок позикового капіталу.
24638. Аналіз фінансової стійкості підприємства 25.5 KB
  Аналіз фінансової стійкості підприємства. Аналіз фінансової стійкості підприємства здійснюється шляхом розрахунків таких показників: 1.коефіцієнт автономії Кавт – відношення власного капіталу підприємства до підсумку балансу підприємства.Характеризує залежність підприємства від залучених засобів: Кф = ф1 р430 р480 р620 р630 ф1 р380 Нормативне значення Кф = 1 3.
24639. Аналіз платоспроможності і ліквідності підприємства 37 KB
  Аналіз платоспроможності і ліквідності підприємства. В умовах ринкових відносин платоспроиожність підприємства вважається найважливійшою умовою їх господарської діяльності. Платоспроможність підприємства характеризується можливостями його здійснювати чергові платежі та грошові зобов’язання за рахунок наявних грошей і тих грошових засобів і активів які легко мобілізуються. Відповідно на три групи поділяються і платіжні зобов’язання підприємства:1.
24640. Аналіз оборотності оборотних коштів підприємства 27.5 KB
  Аналіз оборотності оборотних коштів підприємства. Величина обігових коштів їхні структура і достатність характеризують кількісний бік обігових коштів проте є і якісний пов'язаний зі швидкістю їх обороту оборотністю. Між сумою обігових коштів та показниками оборотності існують тісні зворотні взаємозв’язки. Прискорення оборотності цих коштів сприяє вирішенню фінансових проблем найбільш зручним способом за рахунок використання існуючих внутрішніх резервів підприємства.
24641. Оцінка витрат на оплату праці 29 KB
  Оцінка витрат на оплату праці. У більшості галузей промисловості витрати на оплату праці мають значно меншу частку в собівартості продукції ніж матеріальні витрати. Проте загальновідомо що одним з найважливіших джерел зниження собівартості продукції є більш швидке зростання продуктивності праці порівняно із середньою оплатою праці. Тому аналізові витрат на оплату праці слід завжди приділяти першочергову увагу.
24642. Організація, зміст і методика проведення перспективного аналізу 28.5 KB
  Організація зміст і методика проведення перспективного аналізу Перспективний аналіз здійснюється у перспективній або довгостроковій системі управління. За допомогою перспективного аналізу визначаються можливі у перспективі економічні та соціальні результати розвитку науки і техніки розробляються науково обгрунтовані програми соціального економічного і технічного розвитку галузей народного господарства оптимальні управлінські рішення які забезпечують досягнення стратегічних цілей. Аналіз фактичних результатів діяльності за довготерміновий...
24643. Організація і методика поточного аналізу господарської діяльності 28.5 KB
  Організація і методика поточного аналізу господарської діяльності. Метою цього аналізу є виявлення та усунення негативних причин характерних для даної системи використання поточних резервів які сприяють досягненню поставленої мети. Поточний аналіз найбільш повний вид економічного аналізу що вбирає в себе результати оперативного аналізу і слугує базою для перспективного аналізу.
24644. Аналіз кредитоспроможності позичальника 59.5 KB
  Аналіз кредитоспроможності позичальника. До укладання кредитної угоди фахівець банку повинен ретельно проаналізувати кредитоспроможність потенційного позичальника тобто його здатність своєчасно повернути позичку вивчити фактори які можуть спровокувати її неповернення. Тому оцінка якості потенційного позичальника є одним із важливих етапів процесу кредитування. Одним з елементів оцінки кредитоспроможності є з’ясування персональних якостей потенційного позичальника.
24645. Обєкти та завдання економічного аналізу. Принципи його проведення 26.5 KB
  Обєкти та завдання економічного аналізу. Метою економічного аналізу є вивчення результатів діяльності підприємств визначення впливу факторів на показники і їх роботу для виявлення недоліків і резервів а також розробка заходів спрямованих на відновлення і збільшення обсягів виробництва та реалізації підвищення ефективності діяльності. Предметом економічного аналізу є фінансово господарська діяльність підприємства. Об’єкти економічного аналізу – це окремі явища і процеси проблеми питання наприклад виробнича діяльність наявність і...