Движение электронов в магнетроне. Разберем явления, соответствующие разным участкам кривой (рис.6):

Разберем явления, соответствующие разным участкам кривой (рис.6):

1. Ход участка А при В<В_кр объясняется тем, что электроны, вылетающие с торца катода, сильно закручивается полем (рис.7б), т.к. радиус кривизны тем меньше, чем меньше поперечная скорость. В результате образуется пространственный заряд, ослабляющий поле вблизи торца катода и уменьшающий анодный ток в направлении донышка. С ростом В этот заряд должен расти и уменьшать ток Ua.

2. При В <В_кр, но близкой к ней, часть “поперечных” электронов, имеющих максимальные тепловые

скорости, закручиваются настолько, что не попадает на анод (участок 3б). Это и есть начало “сброса” (рис.7в).

3. Однако при увеличении таких электронов с ростом вблизи цилиндрической части катода образуется пространственный заряд, который будет вытеснять электроны, близкие к торцу катода, в направлении донышка. В результате спад тока становится менее крутым (участок С).

4. При достаточно большом поле В>Вкр будут достигать анода лишь продольные электроны, вылетающие с торца. При этом рост поля приводит к росту пространственного заряда вблизи торца (см. пункт 1) и постепенному уменьшению тока (участок F сбросовой характеристики, рис.7д).

5. Участок D является переходным от участка С к участку F. Существенные роли в расчёте не имеют, поэтому на основании приведённых рассуждений ток на участке D и F, а также переход участка В с участка С и D обусловлены наличием «прохладных» электронов.

Поэтому пересечение продолжений участков В и F (точка О на рис.6) соответствует прекращению попадания на анод самых “медленных” “поперечных” электронов, т.е. таких, тепловой скорости, которых близки к нулю ( =О). Именно это условие положено в основу при выводе формулы (15). Поэтому Iс будет соответствовать току Iскр для точки О (рис. 7г).

Построение графиков следует, делать очень тщательно, остро отточенными карандашами. Линии должны быть тонкими и плавными. Участки А, В, С, F следует проводить по линейке, а участки переходов - по лекалу или от руки. Все характеристики можно нанести на общий график (желательно разноцветными линиями). Рекомендуемый масштаб по оси ординат - 2 мА в 1 см, по оси абсцисс 0,1-0,2 В в-1 см.

Найдя пересечение участков В и F, опускают перпендикуляр из точки О на ось абсцисс и определяют Iскр.

 

Критическую индукцию магнитного поля находят по формуле:

Вкр=КIскр (16)

 

Величина коэффициента К указана на соленоиде. Затем по формуле (15) рассчитывают значения е/m и находят их средне - арифметическое значение. Погрешность величины 5 определяется общим методом, исходя из формулы (15), Погрешность значений Iа, Iс, Uа берутся согласно классу точности приборов. Размеры электродов и их погрешность дается ниже. Там же указаны параметры соленоида и их погрешность.

Параметры 2Ц2С: а = (0,095 0,001)см, в = (0,95 0,01)см, к= (0,014 0,001)Тл/а

 

 

Контрольные вопросы

1. Что такое удельный заряд электрона?

2. Какие методы измерения удельного заряда Вы знаете?

3. Что называется магнетроном? Как он устроен?

4. Какие силы действуют на электрон в процессе движения в магнетроне и как они направлены?

5. Что такое критическое магнитное поле?

6. Какова форма траектории электрона при В<В_кр, В= В_кр, В>В_кр?

7. Расчётная форма определения удельного заряда электрона методом магнетрона?

8. Чем объяснить, несоответствие экспериментальной и теоретической сбросовых характеристик?

9. Каков тип и класс точности электроизмерительных приборов, применяемых в данной работе? Принцип действия приборов?

10. Какие причины (кроме погрешностей измерительных приборов) могут привести к ошибкам в определении ?

 

Литература

1. Физический практикум. «Электричество и оптика». В. И. Иверова, “Наука”, 1968, стр.321.

2. «Электричество». С. Г. Калашников. “Наука”, 1964, § 98, стр. 2О1-2О5.

3. Курс физики. Б. М. Яворский и др. «Высшая школа», 1964,т. П, гл. ХVII, § 18.1, 18.8, 18.4,18.5.

4. Курс общей физики. Г. А.Зисман и О. М. Тодес. М., «Наука», 1965, т. П, гл. VIII, §36,37.