Главная страница
Навигация по странице:

  • ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА МЕТОДОМ МАГНЕТРОНА.

  • ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПРОВОДНИКА

  • КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

  • ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1

    		•

    Лаб3.физика. Лабораторная работа 3. Определение удельного заряда электрона методом магнетрона. Патраков Кирилл Сергеевич Группа ивт212


    Скачать 87.22 Kb.
    НазваниеЛабораторная работа 3. Определение удельного заряда электрона методом магнетрона. Патраков Кирилл Сергеевич Группа ивт212
    Дата13.05.2022
    Размер87.22 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаЛаб3.физика.docx
    ТипЛабораторная работа
    #527573

    МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

    ФГБОУ ВПО “Уральский государственный экономический университет”

    Отчет по физике: Лабораторная работа №3.

    ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА МЕТОДОМ МАГНЕТРОНА.

    Выполнил: Патраков Кирилл Сергеевич

    Группа: ИВТ-21-2

    Проверила: Судакова Н.П.

    Екатеринбург

    2022

    ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

    МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПРОВОДНИКА

    Цель работы: с помощью магнетрона определить отношение заряда электрона к его массе (удельного заряда).

    Приборы и принадлежности: миллиамперметр, микроамперметр, двухэлектродная электронная лампа, потенциометр.

    КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

    Простейший магнетрон представляет собой двухэлектродную электронную лампу, состоящую из цилиндрического анода и расположенного на его оси катода. Лампа помещается в однородное магнитное поле, которое направлено вдоль ее оси. В данной работе магнитное поле создается соленоидом.

    Индукция магнитного поля B изменяется за счет изменения силы тока Ic в соленоиде, в результате чего изменяются траектории движения электронов и, как следствие, анодный ток Ia магнетрона. Удельный заряд e/m электрона оценивается по экспериментально полученной зависимости Ia = f(Ic).

    На электрон, движущийся от катода к аноду, действуют две силы: одна – со стороны электрического поля:



    другая – со стороны магнитного поля



    Первая направлена вдоль радиуса от катода к аноду, вторая – перпендикулярно к векторам скорости и индукции магнитного поля.

    На рис. 3.1 показаны траектории электронов при различных значениях индукции магнитного поля. По мере увеличения индукции поля траектория электрона все более искривляется, и при некотором критическом значении индукции Bкр электроны перестают достигать анода. Анодный ток в этот момент резко уменьшается.



    Изображенную на рис. 3.2 зависимость силы анодного тока от индукции магнитного поля называют сбросовой характеристикой магнетрона.



    Идеальная характеристика получилась бы при одинаковых скоростях движения электронов в строго однородном поле. Реально прекращение анодного тока происходит не скачком, а плавно. Критическое значение Bкр индукции магнитного поля соответствует точке перегиба кривой Ia = f(Ic). Критический диаметр траектории электрона равен радиусу анода:



    Сила, действующая на электрон со стороны магнитного поля, сообщает ему нормальное ускорение. По второму закону Ньютона


    откуда



    С другой стороны,



    где Ua – разность потенциалов между катодом и анодом. Из формул представленных выше легко получить формулу для удельного заряда электрона:



    Магнитное поле соленоида конечной длины без сердечника рассчитывается по формуле:



    где Гн/м – магнитная постоянная; N – число витков соленоида; – ток в соленоиде; D – диаметр соленоида; L – его длина.

    Формула для расчета удельного заряда электрона принимает окончательный вид:



    ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

    1. Записать данные о параметрах Миллиамперметра и Микроамперметра в таблицу 1.

    Таблица 1. Средства измерений приборов.

    Наименование прибора
    Предел измерений
    Цена деления шкалы
    Абсолютная погрешность

    Миллиамперметр
    200 мА
    5 мА
    3 мА

    Микроамперметр
    100 мкА
    2 мкА
    1,5 мкА


    2. Снять зависимость силы анодного тока от силы тока в соленоиде в определенном интервале. Ток в соленоиде изменять через 10 мА. Результаты измерений занести в таблицу 2.


    Ic, мА
    60
    70
    80
    90
    100
    110
    120
    130
    140
    150

    Ia, мкА
    72
    72
    70
    65
    40
    33
    20
    14
    10
    8

    Таблица 2. Экспериментальные результаты.

    3. По экспериментальным данным построить график Iа = f(Iс).

    Обработка результатов измерений
    1. Определение Iс.кр по полученным данным производят численным дифференцированием зависимости Iа = f(Iс). Дифференцирование осуществляется так: по парам ближайших экспериментальных точек таблицы 2 находят приращение анодного тока , DIa, приращение тока соленоида DIc и их отношение DIa / DIc. Эти результаты заносят в таблицу 3.

    DIa, мкА
    0
    2
    5
    25
    7
    13
    6
    4
    2

    DIc, мА
    10
    10
    10
    10
    10
    10
    10
    10
    10

    DIa / DIc, мкА/мА
    0
    0,2
    0,5
    2,5
    0,7
    1,3
    0,6
    0,4
    0,2

    = (Ic1+Ic2)/2, мА
    65
    75
    85
    95
    105
    115
    125
    135
    145



    2. По полученным данным построить график зависимости DIa / DIc = f(c>). Точку на оси абсцисс, соответствующую максимуму этой зависимости, примем за Iс.кр.

    3. Расчет удельного заряда электрона:

    Напряжение на аноде Uа = (9,00±0,02) B.

    Радиус анода Rа = (5,00±0,02) мм.

    Диаметр соленоида D = (38,0±0,2) мм.

    Длина соленоида L = (26,00±0,08) мм.

    Число витков N = 1450.


    4. Оценка погрешности результата:


    Где, – абсолютная погрешность удельного заряда электрона,









    абсолютная погрешность тока в соленоиде = 5 мА.



    5. Окончательный результат:



    6. Расчет теоретического удельного заряда электрона:


    Вывод: В результате полученное значение удельного заряда электрона = с учетом погрешности близко в табличному .

    написать администратору сайта