Определение удельного заряда электрона методом магнетрона (магнетрон)

4.3.2 Зная значения критического тока Iкр , для выбранных анодных напряжений рас-

считать четыре значения em. Найти среднее значение полученных результатов и система-

тическую, случайную и общую погрешности определения удельного заряда электрона.

4.3.3Для вычисления случайной погрешности и среднего значения удельного заряда электрона на экране монитора установить указатель мышки на папку «Погрешность измерений», щелкнув левой кнопкой мышки два раза. Открыть «Случайную погрешность», ввести полученные значения и рассчитать случайную погрешность.

4.3.4Исходя из формулы (1.8) рассчитать систематическую погрешность.

4.3.5Рассчитать общую погрешность и результат записать в виде:

m

4.3.6 Проанализировать полученные результаты и сделать вывод. 4.4 Порядок выполнения работы без компьютера.

11

4.4.1Индикация осуществляется с помощью приборов: стрелочного «Анодный ток» и цифрового «Ток соленоида» и «Напряжение анода», расположенных справа сверху на вертикальной панели макета.

4.4.2Через 1 – 2 минуты после включения с помощью потенциометра «Напряжение анода» на макете (см. рисунок 4.1) установить по стрелочному вольтметру анодное напряжение в пределах от 9 до 15 В. Для этого нажать кнопку 7 на панели лабораторного макета и удерживая ее установить нужное напряжение.

4.4.3Проверить работоспособность схемы. Для этого, отпустив кнопку 7 на панели при постоянном анодном напряжении с помощью потенциометра «Ток соленоида» (см. рисунок 4.1), увеличивать ток в соленоиде. Индикация тока в соленоиде осуществляется с помощью цифрового индикатора 9. Ток соленоида увеличивать, начиная с минимального значения и проследить за изменением анодного тока (стрелочный прибор 8 на вертикальной панели макета). Установить на макете ручку регулировки потенциометра в нулевое положение (повернуть до упора против часовой стрелки) и приступить к измерениям.

4.4.4Снять зависимость анодного тока от тока соленоида при четырёх значениях анодного напряжения в пределах от 9 В до 15 В. Причём на линейном участке спада анодного тока (на втором участке экспериментальной зависимости, см. рисунок 1.3,б) получить не менее 8 – 15 экспериментальных точек. Результат каждого измерения занести в таблицу 4.1.

4.4.5После завершения измерений при одном анодном напряжении потенциометр «Ток соленоида» установить в нулевое положение. Установить новое значение анодного напряжения и повторить п.п.

4.4.6Далее повторить п. 4.4.4 еще для двух других значений анодного напряжения.

Примечание. Измерительные приборы 8 и 9 имеют множители: «Анодный ток» – 10 мкА, «Напряжение анода» – 0,01В.

5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ

5.1Как устроена магнетронная система?

5.2От чего зависит радиус кривизны траектории электрона в магнетроне?

5.3Какая сила называется силой Лоренца и как определяется её направление?

5.4Почему сила Лоренца не изменяет кинетической энергии заряженной частицы?

5.5По какому правилу и как определяется направление вектора магнитной индукции

всоленоиде при заданном направлении тока в нём?

5.6Что означают величины, входящие в формулу для определения магнитной индук-

ции?

5.7Что происходит с электронами, вылетевшими из катода, если величина магнитной индукции В ≥ Вкр?

5.8Какие из характеристик, измеренных и рассчитанных в данной работе, зависят от

величины напряжения?

5.9В какой цепи токи больше: в анодной цепи или в цепи соленоида?

5.10Каким способом в данной работе определяется величина критического тока Iкр?

5.11Ток эмиссии катода постоянен при постоянном токе накала. Почему при увеличении тока в соленоиде (I > Iкр) наблюдается снижение анодного тока?

5.12Почему в экспериментальной зависимости Iа= f(Iс) не наблюдается резкого спада анодного тока при величине магнитной индукции B ≥ Bкр?

5.13Два электрона с кинетическими энергиями Е1 и Е2 движутся в магнитном поле, перпендикулярно направлению поля. Найти отношение их периодов обращения и радиусов траекторий.

5.14Определить частоту вращения (циклотронную частоту) частицы массы m и зарядом q в магнитном поле индукции B.

12

5.15Выполняется ли принцип независимости движения для заряженных частиц, движущихся одновременно в электрическом и магнитном полях?

5.16Электрон, обладающий скоростью v, попадает в однородное магнитное поле, индукция которого перпендикулярна скорости v. Окружность, какого радиуса описывает электрон?

5.17Заряженная частица, пролетая некоторую область пространства, не отклоняется от первоначального направления движения. Можно ли на основании этого факта утверждать, что магнитное поле в этой области отсутствует?

5.18Пучок протонов, попадая в некоторую область пространства, отклоняется на некоторый угол. Можно ли на основании этого факта определить, каким полем вызвано отклонение, электрическим или магнитным?

5.19Протон и электрон, имеющие одинаковую скорость, попадают в однородное магнитное поле, индукция В которого перпендикулярна скорости частиц. Как будут различаться их траектории?

5.20Протон и электрон, ускоренные одинаковой разностью потенциалов, влетают в однородное магнитное поле. Во сколько раз радиус кривизны траектории протона будет больше радиуса кривизны траектории электрона?

5.21Протон и электрон влетают в однородное магнитное поле с одинаковой скоростью. Во сколько раз радиус кривизны траектории протона будет больше радиуса кривизны траектории электрона?

5.22Показать, что какой бы скоростью v ни обладал электрон, влетающий в однород-

ное магнитное поле с индукцией В, и каким бы ни был угол между векторами v и B, время Т, за которое он опишет виток винтовой линии, будет одним и тем же.

5.23 Показать, что радиус кривизны траектории заряженной частицы, движущейся в однородном магнитном поле, перпендикулярном её скорости, пропорционален импульсу частицы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Савельев И. В. Курс общей физики. В 3 т. Т. 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика [Электронный ресурс] : учеб. пособие / И. В. Савельев. – Электрон. дан. – СПб. :

Лань, 2018. – 500 с. – Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/98246. – Загл. с экрана. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/98246 (дата обращения: 06.06.2020.)

2 Бурачевский Ю. А. Электричество и магнетизм : учеб.-метод. пособие по аудиторным практическим занятиям и самостоятельной работе [Электронный ресурс] /

Ю. А. Бурачевский. – 2018. – 137 с. – Режим доступа: https://edu.tusur.ru/publications/7729 (дата обращения: 13.06.2020.)

3 Чужков Ю. П. Общие требования и правила оформления отчета о лабораторной работе по физике / Ю. П. Чужков, А. А. Зенин. – Томск, 2019. – 21 с.

4 Мухачев В. А. Оценка погрешностей измерений [Электронный ресурс]: метод. указания к лабораторной работе / В. А. Мухачев, А. Л. Магазинников. – Томск : Томск. гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2012. – 24 с. – Режим доступа: https://edu.tusur.ru/publications/1099, вход свободный (дата обращения: 13.06.2020.)

13