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

31292. Розрахунок генераторів пилкоподібної напруги 408 KB
  широко використовуються генератори пилкоподібної лінійнозмінної напруги. Часову діаграму пилкоподібної напруги наведено на рис.1 Часова діаграма пилкоподібної напруги Основними параметрами такої напруги є: тривалість робочого і зворотного ходу пилкоподібної напруги; період проходження імпульсів ; амплітуда імпульсів ; коефіцієнт нелінійності і коефіцієнт використання напруги джерела живлення .
31293. Розрахунок схем активних фільтрів 778 KB
  Апроксимація характеристик активних фільтрів зводиться до вибору таких коефіцієнтів цих поліномів що забезпечують найкраще в тому чи іншому значенні наближення до бажаних амплітудночастотної АЧХ чи фазочастотної характеристик фільтра.1 де відносна частота; частота зрізу; порядок фільтра. В фільтрі Чебишева апроксимуюча функція вибирається так щоб в смузі пропускання фільтра отримати відхилення його характеристики від ідеальної що не перевищує деякої заданої величини.2 де постійний коефіцієнт що визначає нерівномірність АЧХ...
31294. Мінімізація логічних функцій 449.5 KB
  Основна задача при побудові систем керування дискретними обєктами і процесами на основі логічних функцій: приведення логічних функцій керування до найбільш простого виду при якому система керування буде виконувати свої задачі. Для ручної мінімізації логічних функцій використовуються карти Карно і діаграми Вейча причому останні будують як розгорнення кубів на площині карти Карно.
31295. Тема: Синтез комбінаційних схем на мікросхемах середнього ступеня інтеграції Мета заняття:Закріпити отр. 1.08 MB
  Традиційно ця назва застосовується до вузлів робота яких не описується досить простим алгоритмом а задається таблицею відповідності входів і виходів.1 Якщо декодер має входів виходів і використовує всі можливі набори вхідних змінних то . Число входів і виходів декодера вказують таким чином: декодер 38 читається €œтри на вісім€ 416 410 неповний декодер. Мультиплексор – це функціональний вузол що здійснює підключення комутацію одного з декількох входів даних до виходу.
31298. Синтез схем синхронних автоматів з памяттю 3.18 MB
  Закріпити отримані теоретичні знання зі знань теорії дискретних автоматів, навчитися визначати бульові функції і будувати функціональні схеми простих синхронних автоматів, заданих словесним описом
31299. Синтез схем асинхронних автоматів з пам’яттю за словесним описом 880 KB
  Для КС його задають у вигляді логічних виразів а для ЦА абстрактного автомата. Щоб краще зрозуміти їх суть уточнимо поняття структурного автомата який є кінцевою метою синтезу рис.2 Функціональна схема структурного автомата На відміну від абстрактного автомата що має один вхідний і один вихідний канал на які надходять сигнали у вхідному та вихідному алфавітах структурний автомат має вхідних каналів і вихідних на яких з’являються сигнали в структурному алфавіті автомата. Кожен вхідний сигнал абстрактного автомата можна закодувати...
31300. Системи числення, кодування інформації 287.5 KB
  Можна вигадати незлічену кількість способів запису числа цифровими знаками але практично застосована система числення повинна давати змогу: зображувати будьяке число в розглядуваному діапазоні величин; одержувати єдине зображення кожної величини; просто виконувати операції з числами. Розрізняють позиційні і непозиційні системи числення. Непозиційною системою числення називають спосіб зображення чисел коли значення цифри не залежить від її позиції в числі наприклад римський запис числа.