Движение электрона в скрещенных электрическом и магнитном полях в магнетроне. Определение удельного заряда электрона методом магнетрона, страница 4

Для ответа на  эти  вопросы  необходимо  повторить материал курса электродинамики [1] §6; [2] §2-20; [3] гл.I.

1.  Подсчитайте плотность электрического заряда на поверхности нити при напряжении, которое показывает вольтметр V на рис.8, равном 60 В. Известно, что «минус» анодного напряжения присоединен к «плюсу» напряжения цепи накала. Напряжение накала магнетрона 2,9 В.

2.  Подсчитайте напряженность электрического поля в точке, находящейся на расстоянии r от нити между анодом и катодом, если U = 93 В; r = 2 а; а = 0,1мм; b = 6,6 мм. «Минус» анодного напряжения подсоединен к «минусу» напряжения накала. Напряжение накала магнетрона 2,9 В.

3.  Подсчитайте силу, в условиях задачи 2 приложенную к электрону со стороны электрического поля в точке, при r = 1,5 а и на основании полученного результата - ускорение, с которым движется электрон. Является ли движение электрона внутри магнетрона равноускоренным? (3 ответа).

4.  Подсчитайте приблизительно время движения электрона от катода до анода при отсутствии магнитного поля, при U = 75 В. Оцените верхнюю и нижнюю границу этого промежутка времени. Увеличится ли это время при наличии магнитного поля ? Чему станет равен этот промежуток времени при B > Bкр ? (5 ответов).

5.  Подсчитайте скорость движения электрона около поверхности анода при U = 81 В. Чему равна его кинетическая энергия ? Нагревается ли анод при поглощении электрона ? (3 ответа).

6.  Подсчитайте поток вектора напряженности электрического поля, проходящий через поверхность анода при U = 98 В. Чему станет равным этот поток через поверхность цилиндра, соосную с поверхностью анода, но с радиусом r < b ? с радиусом r > b ? Для подсчетов примите высоту анода равной 1 см. (3 ответа).

7.  Подсчитайте плотность электрического заряда на поверхности анода, обращенной к нити накала при U = 61 В. Чему равен заряд анода ? (Принять высоту анода равной 1 см). Чему равен заряд нити ? Являются ли точки поверхности нити точками стока линий напряженности ? Заходят ли линии напряженности  внутрь металлической нити ? (5 ответов).

8.  Определите отношение сил,  приложенных к электрону со стороны электрического поля при r = a и при r = b. (a = 0,1 мм; b = 6,6 мм). зависит ли это отношение от величины напряжения между анодом и катодом ? (2 ответа).

9.  Подсчитайте количество электронов, приходящих на единицу поверхности анода в единицу времени, если микроамперметр в цепи анода показывает ток, равный 1,2 мкА. Принять b = 6,6 мм, высота анода 1 см. Чему равна плотность тока около поверхности анода ? Чему равна плотность тока анода около поверхности нити ? (3 ответа).

10. Подсчитайте поток вектора индукции электрического поля через поверхность анода при U = 55 В.; принять высоту анода равной 1 см, а = 0,1 мм, b = 6.6 мм.

В. Движение заряженной частицы в магнитном поле

1.  Электрон движется в однородном магнитном поле, индукция которого B = 1 Тл, перпендикулярно вектору  со скоростью v = 100 км/с. Определить радиус кривизны траектории электрона.

2.  Протон движется в однородном магнитном поле, индукция которого B = 1 Тл, перпендикулярно вектору  со скоростью v = 100 км/с. Определить радиус кривизны траектории протона.

3.  Найти отношение радиуса кривизны траектории протона к радиусу кривизны траектории электрона, если обе частицы движутся в данном однородном магнитном поле с одинаковыми скоростями и перпендикулярно линиям .

4.  Остается ли формула для силы Лоренца справедливой в предельном случае, когда скорость частицы стремится к скорости света ? (да, нет).

5.  Будут ли приблизительно одинаковыми радиусы кривизны траектории у двух электронов, движущихся в однородном магнитном поле, перпендикулярно его линиям индукции, если величина скорости первого электрона равна 0,99с, второго 0,999 с ? (да, нет).

6.  Определить радиус кривизны траектории электрона, скорость которого равна 0,99 с, движущегося в однородном магнитном поле перпендикулярно его линиям индукции B = 1 Тл.