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

38659. Особенности логопедической работы по преодолению темпо-ритмических нарушений у дошкольников с заиканием 480.5 KB
  Обследование речи детей по методике Г. Выделение двух форм заикания невротической и неврозоподобной позволяет наиболее полно охарактеризовать не только судорожные проявления в речи заикающихся но и особенности личности как в начальный период развития заикания. Вместе с тем: недостаточная представленность в современной методической литературе психологопедагогической характеристики заикающихся дошкольников делает нашу проблему актуальной От логопеда требуется не только знание практических приемов коррекции речи при заикании но и...
38660. Реорганизация беспроводного сегмента сети ТНУ для обеспечения максимальной надежности, удобства использования и обслуживания 11.94 MB
  Локальные компьютерные сети получили своё развитие в 70х годах ХХ века и продолжают развиваться. Общеобразовательные сети на примере локальной вычислительной сети Таврического Национального Университета обязаны иметь надежный и стабильный доступ к глобальной сети для обеспечения полноценного высококвалифицированного образования. Наличие беспроводного доступа к локальным ресурсам и глобальной сети является конкурентоспособным преимуществом ВУЗа позволяя равномерно распределить доступ к сети между учащимися тем самым уменьшить загруженность...
38661. Избранные комбинаторные задачи 1.46 MB
  Сколькими способами они могут занять очередь Решение Метод перебора: ДАК ДКА АДК АКД КДА КАД. Дерево возможных вариантов: Ответ: 6 способами. Правило суммы: Если объект А может быть выбран n способами а объект В m способами то выбор объектов А или В может быть осуществлён m n способами. Правило произведения: Если объект А может быть выбран n способами и при каждом способе выбора объекта А объект В может быть выбран m способами то выбор объектов А и В можно произвести m ∙ n способами.
38662. Управление кредитным портфелем ОАО «Автовазбанк» (ОАО Банк АВБ) 1.08 MB
  Методы управления кредитным портфелем банка. Формирование кредитного портфеля является одним из основополагающих моментов в деятельности банка позволяющим более четко выработать тактику и стратегию развития коммерческого банка его возможности кредитования клиентов и развития деловой активности на рынке. Кредитный портфель служит главным источником доходов банка и одновременно главным источником риска при размещении активов. От структуры и качества кредитного портфеля в значительной степени зависит...
38663. Анализ себестоимости продукции в СХПК «Элита» и резервы ее снижения 1.49 MB
  Экономическая сущность себестоимости продукции предприятия.1 Понятие виды состав и значение себестоимости продукции.3 Методы учета затрат и калькулирования себестоимости продукции. Анализ себестоимости продукции в СХПК Элита и резервы ее снижения.
38664. Эколого-фаунистическая характеристика пресноводных моллюсков разнотипных водоемов Волгоградской области 8.81 MB
  Малакологические данные используются также в целях стратиграфии – раковины моллюсков относительно неплохо сохраняются в отложениях и во многих случаях являются руководящими ископаемыми. Все эти обстоятельства обусловливают большой интерес к пресноводным моллюскам специалистов разных областей знания.
38665. Комплекс автоматизированных задач по управлению персоналом и их реализация на ПЭВМ для ОАО «Московское Речное Пароходство» 2.48 MB
  3 Анализ существующей системы управления. Управление персоналом должно все меньше основываться на административных методах и все в большей степени ориентироваться на осознанную кадровую политику базирующуюся на системе интересов государственного служащего и органов государственного управления. Поэтому необходимы новейшие научные знания и эффективные технологии в области управления человеческими ресурсами методы формирования и управления трудовым коллективом освоение инновационных технологий работы с кадрами. Нужны новые подходы к таким...
38666. Возведение одноэтажного административно-хозяйственного здания для Центра Детского Творчества в г.Уфа 1.43 MB
  Выбор методов производства работ основных машин и механизмов 2.4 Определение номенклатуры и подсчет объемов работ Бахолдина Н.2 Ведомость номенклатуры и подсчета объемов работ 2.5 Выбор методов производства работ и механизмов 2.