2519

Способы определение удельного заряда электрона методом магнетрона

Лабораторная работа

Физика

В пределах точности эксперимента электрон – стабильная частица. Характер движения и траектория заряженной частицы зависят не от ее заряда или массы в отдельности. Измеряя скорости и траектории частиц, движущихся в электрических и магнитных полях, можно определить величину и знак удельного заряда.

Русский

2013-01-06

48.15 KB

48 чел.

Белорусский Государственный Университет

Факультет Радиофизики и Электроники

Л А Б О Р А Т О Р Н А Я Р А Б О Т А № 1

Способы определение удельного заряда электрона методом магнетрона

Выполнила студентка

3 курса 8 группы

Максимова П.Д.

МИНСК 2009


Цель работы:
изучить движение электрона в электрическом и магнитном полях и определить удельный заряд электрона.

ТЕОРИЯ МЕТОДА

Электрон – первая из открытых элементарных частиц, носитель отрицательного элементарного заряда е = 1,610-19 Кл (4,810-10 ед. СГСЭ). Электрон самая легкая из всех заряженных частиц. Его масса mе  9,110-28г в 1836 раз меньше массы протона. В пределах точности эксперимента электрон – стабильная частица. Его время жизни, по крайней мере, не менее 21022 лет.

Под действием силы частица с массой m получает ускорение

Характер движения и траектория заряженной частицы зависят не от ее заряда или массы в отдельности, а лишь от отношения e/m. Величина e/m называется удельным зарядом частицы. Измеряя скорости и траектории частиц, движущихся в электрических и магнитных полях, можно определить величину и знак удельного заряда. На этой простой идее основываются многочисленные методы экспериментального определения удельного заряда электрона, в частности, метод магнетрона.

Сущность метода магнетрона заключается в том, что двухэлектродная электронная лампа с цилиндрическими коаксиальными катодом и анодом помещается в магнитное поле, создаваемое, например, соленоидом так, чтобы ось лампы совпадала с направлением магнитного поля. Направление электрического поля в этом случае будет перпендикулярно направлению магнитного поля.

(1)        

Если бы все электроны обладали одинаковыми скоростями, то при достижении критического магнитного поля ток через лампу прекращался бы сразу . Однако, поскольку электроны, эмитируемые катодом, характеризуются некоторым распределением по скоростям, то реальная кривая зависимости анодного тока от индукции магнитного поля (так называемая сбросовая характеристика) выглядит несколько иначе.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Схема установки для определения удельного заряда электрона представлена на рис. 3.

Электровакуумный диод 1Ц7С помещен внутрь соленоида так, что их оси совпадают. Для питания соленоида L используется регулируемый выпрямитель. Поскольку длина соленоида значительно больше длины анода лампы, то расчет магнитного поля можно проводить по формуле

(9)

где магнитная постоянная, равная 1,26·10–6 Г/м; п – число витков на единицу длины (указано на установке); IC – ток через соленоид, измеряемый амперметром А.

Напряжение на аноде лампы U устанавливается потенциометром R и измеряется вольтметром V, анодный ток IA регистрируется миллиамперметром mA.

Ход работы


Выполняем измерения при значении напряжении
U=90 В.

Ic

Ia

V

0

275

0

0,03

277

5

0,06

279

10

0,09

272

15

0,115

270

20

0,14

265

25

0,17

260

30

0,197

250

35

0,225

200

40

0,255

170

45

0,285

152

50

0,311

142

55

0,342

139

60

0,37

131

65

0,399

125

70

0,425

120

75

0,454

112

80

0,471

109

85

    

Вывод: В пределах точности эксперимента электрон – стабильная частица. Характер движения и траектория заряженной частицы зависят не от ее заряда или массы в отдельности. Измеряя скорости и траектории частиц, движущихся в электрических и магнитных полях, можно определить величину и знак удельного заряда. Выполняя измерения при U=90 В, видим, что критическое значение тока соленоида IС, кр= 0,06, так как максимум при анодном токе равна 279. исходя из формулы с помощью полученных данных определяем удельный заряд электрона.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11272. Определение моментов инерции тел на приборе Обербека 255.5 KB
  Определение моментов инерции тел на приборе Обербека Методические указания к лабораторной работе № 10А по физике Раздел Механика Указания содержат краткое описание рабочей установки и методики определения момента инерции на приборе Обе
11273. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ СИСТЕМЫ ОТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ ОТНОСИТЕЛЬНО ОСИ ВРАЩЕНИЯ 235 KB
  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ СИСТЕМЫ ОТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ ОТНОСИТЕЛЬНО ОСИ ВРАЩЕНИЯ Методические указания к лабораторной работе № 10Б по физике Раздел Механика Указания содержат краткое описание рабочей установки и методики ...
11274. Определение момента сил трения и момента инерции махового колеса 266 KB
  Определение момента сил трения и момента инерции махового колеса. Указания содержат краткое описание рабочей установки и методики определения момента инерции махового колеса. Методические указания предназначены для студентов инженерных специальностей...
11275. Определение момента инерции твердых тел методом трифилярного подвеса 235 KB
  Определение момента инерции твердых тел методом трифилярного подвеса Указания содержат описание рабочей установки и методики определения момента инерции твердых тел методом трифилярного подвеса. Методические указания предназначены для студентов инжене
11276. Изучение динамики вращательного движения с помощью маятника максвелла 231 KB
  Изучение динамики вращательного движения с помощью маятника максвелла Указания содержат краткое описание рабочей установки и методики определения момента инерции с помощью маятника Максвелла. Методические указания предназначены для студентов инженерных спе...
11277. Определение коэффициентов трения качения и трения скольжения с помощью наклонного маятника 7.79 MB
  Лабораторная работа Определение коэффициентов трения качения и трения скольжения с помощью наклонного маятника Цель работы: определение коэффициентов трения качения и трения скольжения. Оборудование: измерительная установка секу
11278. Определение ускорения свободного падения на машине Атвуда 258 KB
  Определение ускорения свободного падения на машине Атвуда. Указания содержат краткое описание рабочей установки и методику определения ускорения свободного падения с помощью машины Атвуда. Методические указания предназначены для студентов инженерных специально
11279. ОПРЕДЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАВНОПЕРЕМЕННОГО ДВИЖЕНИЯ 178 KB
  ОПРЕДЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАВНОПЕРЕМЕННОГО ДВИЖЕНИЯ Цель работы: 1 измерить основные кинематические характеристики равнопеременного поступательного и вращательного движений; 2 познакомиться с методами обработки прямых и косвенных измерений. Обо...
11280. Изучение внешнего фотоэффекта, Световой поток 380.5 KB
  Световой поток – это физическая величина, определяемая оптической мощностью излучения по вызываемому им световому ощущению (по его действию на селективный приемник света с заданной спектральной чувствительностью); измеряется в люменах (лм)...