Лабораторные работы (1) (2). Варианты к лабораторной работе (номер варианта соответствует первой букве вашей фамилии)
 Скачать 1.17 Mb.
|
Описание экспериментальной установкиПринципиальная схема установки изображена на рис. 5.  Рис. 5. Электронная лампа Л – вакуумный диод с подогреваемым катодом, радиус анода лампы R=0.90 см. Соленоид С имеет обмотку, состоящую из N=500 витков медного провода, и длину l=6.7 см. Выводы соленоида подсоединены к источнику питания постоянного тока Б 5-8 через амперметр ИП-3: пределы измерения которого от 0 до 1.5 А. Регулятор тока соленоида, а следовательно, и величины магнитного поля соленоида, смонтирован на лицевой панели под ИП-3. Цепь питания накала катода лампы состоит из трансформатора, обеспечивающего напряжение накала в 6.3 В и сетевого выключателя. Цепь питания анода лампы состоит из высоковольтного источника питания ВИП-010, миллиамперметра ИП-2 и вольтметра ИП-1, измеряющего анодное напряжение. Вид лицевой панели установки, приведенный на рис. 6, дает представление о расположении измерительных приборов и регулировок, необходимых для выполнения работы.  Рис. 6. Вакуумный диод может свободно вводиться и извлекаться из соленоида, находящегося за панелью. В рабочем положении диод введён внутрь соленоида. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Ознакомление с одним из методов определения отношения заряда электрона к его массе, основанном на законах движения электрона в электрическом и магнитном полях. Порядок выполнения работы1. Поставить регулятор тока соленоида в положение 0. 2. Включить установку кнопкой «ВКЛ/ВЫКЛ». 3. По прибору ИП-1 выставить напряжения на аноде U в интервале значений от 50 до 200 В, вращая ручку «Регулировка напряжения на аноде». 4. Вращая ручку регулировки тока соленоида, установить выбранное значение силы тока в соленоиде, например, 0.10 А. Это значение фиксируем по прибору ИП-3. Измерить величину анодного тока лампы по прибору ИП-2. Занести результат первого измерения в таблицу1. Таблица 1
5. Провести второе измерение – для этого выбрать значение силы тока в соленоиде равным 0.15 А и измерить по прибору ИП-2величину анодного тока. 6. Продолжать измерения, меняя ток в соленоиде с шагом примерно по 0.05Л вплоть до максимального значения тока соленоида 1.5 А,каждый раз записывая значение анодного тока. Примечания: 1. Следует обратить внимание, что при некотором значении тока соленоида анодный ток резко упадёт (практически до значения близкого к нулю). Эту область и надо исследовать подробнее. Вблизи точки падения анодного тока шаг изменения тока соленоида следует уменьшить вплоть до минимального значения 0.01 А и провести измерения наиболее тщательно. Дело в том, что из данных измерений нам нужно получить именно значение критического тока, то есть того минимального тока соленоида, при котором анодный ток падает до 0. Поэтому после резкого падения анодного тока следует провести ещё несколько измерений, а затем дальнейшие измерения можно прекратить. 2. Число i столбцов в таблице 1 переменно и определяется автором эксперимента самостоятельно. Таблица 1 может быть заполнена не полностью, то есть могут быть заполнены не все её столбцы. 7. Построить график зависимости IA=IA(IC). Число точек на графике будет равно числу столбцов табл. 1. Примерный вид графика приведен на рис. 1.  Рис. 1. 8. Определить по полученной зависимости критическое значение тока соленоида как значение тока соленоида, при котором анодный ток резко уменьшается (практически становится равным нулю). 9. Определить критическое значение напряженности магнитного поля по формуле (4). 10. Рассчитать погрешность определения напряженности критического поля: по формуле (10):
где ΔI и Δl – абсолютные погрешности измерений силы тока в соленоиде и длины соленоида, соответственно. Значение абсолютной погрешности Dl принять равным D l=0.01 см. Значение абсолютной погрешности измерений силы тока в соленоиде принять равной половине цены деления амперметра ИП-3: которым измерялся ток в соленоиде – DI=0.005 А. 11. Вычислить по формуле (9) удельный заряд электрона и сравнить с табличным значением. Табличные значения заряда электрона и его массы можно взять из справочника. Занести полученные данные в табл. 2. Таблица 2
12. Рассчитать относительную и абсолютную погрешности определения удельного заряда электрона по формулам:
Здесь абсолютная погрешность определения напряжения ΔU равна половине цены деления вольтметра ИП-1 на рис. 5: то есть ΔU=0.5 В. Абсолютная погрешность определения радиуса анода равна ΔR=0.01 см. 13. Представить результат удельного заряда в стандартной форме  14. Оформить отчет о выполненной работе с двумя скрин-шотами до и после критического тока. ВЫПОЛНЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫДля перехода к выполнению измерений щелкните мышью на рис. 2. В процессе выполнения измерений в случае необходимости всегда можно вернуться к описанию лабораторной работы. Для этого необходимо свернуть окно с лабораторной установкой. Для продолжения измерений следует вновь развернуть окно. После окончания измерений следует, предварительно записав результаты, закрыть окно с лабораторной установкой. Отметим, что при этом результаты измерений будут потеряны.  Рис. 2. Виртуальная лабораторная установка | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
