Физика

Лабораторная работа 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА МЕТОДОМ МАГНЕТРОНА

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с законами движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях.

2. Определить удельный заряд электрона с помощью цилиндрического магнетрона.

2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Магнетроном называется электровакуумное устройство, в котором движение электронов происходит во взаимно перпендикулярных электрическом и магнитном полях. Одно из применений магнетрона в том, что он является источником электромагнитного излучения СВЧ диапазона: с частотами в интервале примерно от 109 до 1012 Гц. Магнетрон является основным элементом СВЧ печей (микроволновых печей), магнетроны широко используют в современных радиолокационных станциях.

В нашей работе магнетрон имеет самую простую конструкцию и представляет собой радиолампу-диод прямого накала, электродами которой являются коаксиальные цилиндры. Катодом является спираль по оси радиолампы, а анодом — цилиндр вокруг катода, с максимальной эффективностью собирающий эмитированные с катода электроны (рис.1). Радиолампа помещена во внешнее аксиальное магнитное поле, создаваемое соленоидом с током (Рис. 2).

4. ЗАДАНИЕ

Все следующие пункты выполняются в окне компьютерной лабораторной работы «Определение удельного заряда электрона методом магнетрона».

5.1 Снять зависимость анодного тока от тока соленоида.

Таблица значений анодного напряжения

При запуске программы открывается окно измерений для снятия зависимости анодного тока от тока соленоида (Рис.9). Вы должны установить анодное напряжение согласно своему варианту и задавать ток соленоида от 0 мА

до 800 мА с шагом 80 мА, каждый раз нажимая кнопку «Вычислить». При этом в таблице справа будут появляться значения тока соленоида и анодного тока.

5.2 Построить график зависимости анодного тока от тока соленоида.

После того, как произведены ВСЕ измерения, график зависимости тока анода от тока соленоида строится автоматически при нажатии кнопки «Построить график» (рис.10). Сохраните график (сделайте скриншот) и вставьте его в отчет

5.3. Продифференцировать полученную зависимость и определить критический ток соленоида.

Дифференцирование данной зависимости также производится автоматически, после нажатия кнопки «Построить график зависимости » (Рис.11)

По графику определите критическое значение тока соленоида. Запишите полученное значение. Сохраните график (сделайте скриншот) и вставьте его в отчет.

5.4 Произведите расчет экспериментального значения удельного заряда электрона по формуле (8)

Данные для расчета приведены в окне программы (рис.12) . Число витков соленоида: N=1500. Длина соленоида: l=10 см. Радиус анода лампы равен Ra= 5 мм, магнитная постоянная: m0 = 4p×10-7 Гн/м. Значение тока соленоида подставляется в мА!

5.5 Определите теоретическое значение удельного заряда электрона. Значения массы электрона и величины его заряда возьмите в справочных таблицах.

5.6 Определите относительную погрешность измерений по формуле:

5.7 Сделайте вывод из работы