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

50 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

10031. Проектирование аналоговых устройств 89.5 KB
  Проектирование аналоговых устройств Лекция Тема КР. Проектирование аналоговых устройств. Занятие № 1. Последовательность выполнения курсовой работы. Литература: Кочанов Н.С. и др. Линейные радиотехнические устройства...
10032. Роль криптологических методов и систем криптографической защиты информации в современном обществе 32.5 KB
  Роль криптологических методов и систем криптографической защиты информации в современном обществе. Жизнеспособность общества все в большей мере определяется уровнем развития информационной среды. Информация играет все более весомую роль в функционировании государс
10033. Модель Шеннона системы секретной связи 34.5 KB
  Модель системы секретной связи К.Шеннона была предложена в его работе Теория связи в секретных системах опубликованной в 1949 году. Модель Шеннона
10034. Задачи криптологии, которые привели к асимметричным шифрам 39 KB
  Задачи криптологии которые привели к асимметричным шифрам. При практическом использовании модели Шеннона необходимость реализации защищенного канала для ключевого обмена порождает так называемую проблему безопасного распространения ключей. Кроме того при исполь...
10035. Элементарные шифры. Основные типы шифров: потоковые и блочные шифры 35.5 KB
  Элементарные шифры. Шифр замены шифр подстановки метод шифрования при котором каждый знак исходного текста взаимнооднозначно заменяется одним либо несколькими знаками некоторого алфавита. Шифр простой замены заменяет каждый знак входного алфавита на некоторый зн
10036. Алгоритм криптографического преобразования 35 KB
  Алгоритм криптографического преобразования ГОСТ 2814789 далее ГОСТ производит зашифрование открытого текста представленного в виде двоичной последовательности. Текст зашифровывается поблочно 64х битовыми блоками. Процесс шифрования блока сводится к шифру гаммирова
10037. Алгоритм решения сравнения. Китайская теорема об остатках 44.5 KB
  Сравнения вида могут иметь несколько решений иметь единственное решение или не иметь решений вовсе. Если то решение единственно: Теорема. Решения сравнения существуют тогда и только тогда когда делит . При этом количество решений сравнения равно d. Алгорит...
10038. Определение и свойства символа Лежандра 46.5 KB
  Двучленным квадратичным сравнением называется сравнение вида где неизвестный вычет. Целое число a называется квадратичным вычетом по модулю n если сравнение разрешимо. Если сравнение разрешимо то для составного модуля количество решений как правило больше дву...
10039. Свойства символа Якоби 43 KB
  Символ Якоби числа x по модулю n, при, определяется как произведение значений символов Лежандра . Он обладает практически всеми теми же свойствами, что и символ Лежандра