Удельный заряд электрона табличное значение


Практическое применение удельный заряд электрона табличное значение магнетрона для изучения движения удельный заряд электрона табличное значение в вакуумном диоде, помещенном в магнитное поле. Оборудование : Соленоид с вакуумным диодом, удельный заряд электрона табличное значение питания, милливольтметр, амперметр, реостат. Контрольные вопросы Написать уравнение движения заряженной частицы в произвольно ориентированных электрическом и магнитном полях:. Вывести формулу для траектории электрона в однородном магнитном поле при произвольной начальной скорости. Вывести формулу для траектории электрона в "плоском магнетроне" однородные взаимно удельный заряд электрона табличное значение электрическое и магнитное поля при нулевой начальной скорости. Найти критическую индукцию магнитного поля в "плоском магнетроне" и сравнить с B кр для цилиндрического магнетрона. Краткая теория Важнейшими характеристиками электрона являются его заряд и масса. При движении электрона в электрических и магнитных полях его траектория определяется конфигурацией этих полей и отношением заряда электрона к его массе удельным зарядом. На этом основаны различные методы определения удельного заряда электрона, удельный заряд электрона табличное значение и других заряженных частиц. Одним из важнейших является метод магнетронав котором используется отклонение движущегося электрона магнитным полем. Последнее, как известно, действует на движущийся электрон силой Лоренца. Поэтому проекция траектории электрона на плоскость перпендикулярную полю представляет собой окружность. Сущность метода заключается в следующем. Электронная лампа с катодом в виде нити и коаксиальным соосным цилиндрическим анодом помещается внутрь соленоида, питаемого постоянным током. При наличии разности потенциалов между анодом и катодом возникает электрическое поле с цилиндрической симметрией вектор направлен радиально. Одновременно, если в цепи соленоида течёт ток, то внутри лампы возникает магнитное поле, направленное вдоль оси симметрии лампы. Вектора напряжённостей магнитного и электрического полей внутри лампы перпендикулярны друг другу. В отсутствие магнитного поля электроны, вылетающие с поверхности катода, движутся на анод прямолинейно по радиусам если их начальные скорости не имеют компоненты вдоль катода. В магнитном поле на электроны действует сила Лоренца 1. Под действием этой силы траектория электронов станет криволинейной, причём, чем больше поле, тем больше кривизна. При определённом достаточно большом значении индукции B электроны совсем перестанут достигать анода. Анодный ток в лампе прекратится, электроны будут двигаться в пространстве между катодом и анодом по замкнутым траекториям. Этот эффект вращение электронов вокруг линий индукции магнитного поля используется в генераторе сверхвысокочастотных колебаний - магнетроне, с чем и связано название метода, хотя сам магнетрон как прибор в данной работе не применяется - его заменяет обычный выпрямительный диод высоковольтный кенотрон. Характерной особенностью метода является то, что он исключает необходимость изучения траектории электрона в магнитном поле. Наоборот, изменением величины B при заданном U достигается наперёд заданная траектория электронов, при которой они не могут попасть на анод удельный заряд электрона табличное значение, вопреки действию электрического поля. Однако надо иметь в виду, что в силу ряда причин разброс начальных скоростей электронов, неточная коаксиальность электродов на реальной сбросовой характеристике не будет вертикального спада силы анодного тока, а будет иметь место его постепенное, хотя и достаточно резкое, уменьшение в некотором диапазоне значений магнитной индукции в окрестности искомого критического значения. Чтобы найти связь между B кр и удельным зарядом, рассмотрим движение электрона в цилиндрическом диоде, помещённом в аксиальное магнитное поле. Уравнение движения электрона в векторной форме в удельный заряд электрона табличное значение СИ имеет вид: 2 Выберем цилиндрическую систему координат c тройкой единичных векторов. Ось z направим вдоль вектора магнитной индукции, а вектор напряжённости электрического поля будет перпендикулярен ей, то естьа. Запишем выражения для проекций векторов скорости и ускорения в цилиндрической системе координат. Для простоты положим, удельный заряд электрона табличное значение электроны покидают катод с нулевой начальной скоростью. Сначала разложим приращение по ортам цилиндрической системы координат:3 следовательно4 где точкой обозначено дифференцирование по времени. Далее находим вторую производную, учитывая, что ориентация ортов и зависит от времени, то есть, чтоа. Получаем Теперь разложим по ортам цилиндрической системы правую часть уравнения 2используя 4а также очевидные соотношения и. Заметим, что левую часть уравнения 6 можно записать в виде:. Тогда вместо удельный заряд электрона табличное значение получаем 7 Это уравнение можно проинтегрировать удельный заряд электрона табличное значение. Константу находим из начальных условийгде a -радиус катода. Теперь можем найти угловую скорость электрона как функцию и B : 8 Подставив это выражение в 5получим дифференциальное уравнение относительно. Надо лишь узнать, при каких условиях реализуется частное решение, соответствующее критической траектории, отделяющей траектории, на которых электрон достигает анода, от тех, на которых электрон не достигает анода. При этом его энергия состоит только из потенциальной и равна eUгде U – разность потенциалов между катодом и анодом. Согласно закону сохранения энергии можем записать. Таким образом, для вычисления удельного заряда электрона достаточно в лампе с известными радиусами электродов a и b при фиксированной разности потенциалов U измерить критическое значение индукции магнитного поля B кр. Экспериментальная часть Схема установки изображена на рисунке. Перед началом измерений необходимо убедиться в правильности соединений; рубильник в цепи соленоида должен быть выключен. Включить ВУП-2 и дать ему прогреться 2 минуты. Левой рукояткой установить на аноде лампы напряжение, при котором отклонение стрелки миллиамперметра будет близко к максимуму шкалы. Снять значение удельный заряд электрона табличное значение тока. Включить блок питания соленоида ВС-24 и охлаждающий вентилятор. Замкнуть ключ в цепи питания соленоида и, регулируя реостатом силу тока от минимального до максимального значений, снять зависимость анодного тока I a от тока соленоида I c сбросовую характеристику. При этом необходимо каждый раз после изменений тока соленоида корректировать анодное напряжение и только после этого снимать значение анодного тока. Построить сбросовую характеристику из графика определить критическое значение тока соленоида I кр соответствует середине спада характеристики, то есть уменьшению анодного тока вдвое от первоначального. По найденному критическому значению тока соленоида вычислить критическую индукцию формула 11а затем и удельный заряд формула 10. Проанализировать источники погрешностей и определить доверительный интервал полученной величины. Привести для сравнения табличное значение удельного заряда электрона.

Смотри также