Определение удельного заряда электрона. Цель работы: изучить движение заряженных частиц в магнитном поле и измерить удельный заряд методом магнетрона

Методом магнетрона

 

Цель работы: изучить движение заряженных частиц в магнитном поле и измерить удельный заряд методом магнетрона.

Приборы и принадлежности: кассета ФПЭ-03, источник питания (амперметр), цифровой вольтметр (миллиамперметр).

 

Описание установки

 

Кассета ФПЭ-03 состоит из соленоида, в центре которого расположена лампа 6Ф6С. Анодная цепь лампы имеет следующие характеристики:

– напряжение питания постоянного тока U = 120В;

– допустимая нагрузка I = 34мА;

– радиус анода усреднённый R_a = 4,2мм.

Параметры цепи соленоида:

– напряжение питания постоянного тока U < 24В;

– допустимая нагрузка по току I = 0–2,5А;

– число витков соленоида N = 2500;

– длина намотки L = 171 мм;

– диаметр намотки D = 79,89 мм;

– индуктивность L = 170 мГн.

Питание анодной цепи и соленоида осуществляется через разъём блока питания. Принципиальная схема установки для определенияудельного заряда электрона методом магнетрона приведена на рисунке 3.5.

Ход работы

 

1 Подключите к кассете ФПЭ-03 источник питания через специальный разъём, к клеммам РА кассеты подключите цифровой вольтметр в режиме миллиамперметра.

 

2 Потенциометрами на передней панели блока питания установите напряжение накала в пределах (3 5)В, а напряжение анода в пределах (40 90)В.

 

Рисунок 3.5 – Принципиальная схема устройства

 

 

3 Реостатом блока питания постепенно увеличьте силу тока соленоида I_c (через 0,1А), отсчитывая по амперметру на панели блока питания; одновременно следите за уменьшением величины анодного тока I_a по миллиамперметру в цепи анода. Показания занесите в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Данные измерений

Ic, А	0,05	0,1	0,2	0,3	…	1,5
Ia, мА
ΔIa, мА

 

В третью строку таблицы 3.1 запишите разность ΔI_a двух соседних отсчётов анодного тока I_{a ,} соответствующих двум соседним значениям тока соленоида I_c.

Величина ΔI_a характеризует крутизну уменьшения анодного тока под действием магнитного поля, создаваемого током соленоида. Наибольшая величина уменьшения анодного тока ΔI_a соответствует критическому току I_{кр. с}, значение которого берётся из первой строки таблицы 3.1

 

4 Не изменяя напряжения накала, для двух других значений напряжения анода повторите п. 3 и результаты занесите в соответствующие таблицы.

 

5 Измените напряжение накала и повторите измерения при трёх различных постоянных напряжениях U_a. Результаты занесите в таблицу.

6 В формулу 3.7 подставьте значения U_a и I_кр, а также другие постоянные и определите удельный заряд электрона для трех опытов. Определите среднее значение удельного заряда электрона , оцените погрешность измерения и сделайте соответствующие выводы.

 

7 По результатам измерений каждого опыта постройте сбросовые характеристики лампы – зависимости анодного тока I_a от тока I_c соленоида при U = const. Для нахождения критического значения силы тока I_{кр. с} в соленоиде проведите до взаимного пересечения касательную к точке перегиба сбросовой характеристики (на участке ее спада) и прямую, соответствующую изменению минимальных значений силы анодного тока (рисунок 3.6). Сравните полученные значения с расчетными.

Ia

Ic

Iкр. с

 

 

Рисунок 3.6 – Определение I_{кр. с}

Тема 4