Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
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
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.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3