Изучение движения электрона во взаимноперпендикулярных магнит­ном и электрическом полях, страница 2

Величина критического тока I_с.кр. определяется из эксперимен­тальной графической зависимости I_a = f(I_c) (аналогично рис.3).

Постепенный спад анодного тока объясняется отличием от нулевых значений начальных тепловых скоростей электронов, некоаксиальностью анода и катода, наличием остаточного газа в лампе и т.д. Все это приводит к тому, что критические условия достигаются для разных электронов при различных значениях магнитной индукции. На рис.4 приведена блок-схема экспериментальной установки.

	Рис.4

 

Е1 – источник питания ТЭС-42;

Е2 – источник питания "Марс";

М – лабораторный модуль;

РА1 – прибор для измерения тока соленоида;

РА2 – прибор для измерения анодного тока.

В модуле М смонтирована электрическая схема (рис.5). Источники питания Е1, Е2 подключаются к модулю с помощью общего разъема на задней стенке модуля. Прибор ПА2 подключается проводниками к соответствующим гнездам модуля. В качестве РА2 используется вольтметр В7 – 38 с токовой приставкой.

	Рис.5

 

S – соленоид; Д – электронная лампа,

В качестве измерительного прибора РА1 используется цифровой индикатор на блоке ТЭС-42. При этом 2 гнезда РА1 на лицевой панели модуля соединяются между собой короткой перемычкой.

Исходные данные для расчета.

- число витков соленоида N – 2500 витков;

- длина соленоида l = 0,168 м;

- диаметр соленоида d = 0,085 м;

- радиус анода r_a = 3,5*10^-3 м;

- радиус катода r_k = 2,5*10^-3 м.

Порядок выполнения работы.

5.1. Соединить приборы, согласно схемам - рис. 4; 5:

-  подключить источники питания Е1 и Е2 с помощью разъема на задней панели модуля;

-  подключить к гнездам РА2 на панели модуля вольтметр с токовой приставкой для измерения тока I_a. Предел измерения на токовой приставке прибора РА2 – 2 мА;

-  соединить перемычкой 2 гнезда РА1 на панели модуля;

-  включить общее питание приборов, включить источники пита­ния Е1 и Е2, включить цепь накаливания лампы;

5.2. Установить анодное напряжение U_a = 5 В (блок "Марс").

5.3. Изменяя ток соленоида (блок ТЭС-42) от минимального значения до максимального через каждые 0,05 А, измерить соответствую­щие значения тока I_a. Результаты занести в таблицу.

5.4. Повторить п.5.3 для U_a = 4 В и U_a = 3 В.

Ua = 5 В		Ua = 4 В		Ua = 3 В
Ic, А	Ia, мА	Ic, А	Ia, мА	Ic, А	Ia, мА
0,05

Обработка результатов измерений.

6.1. Для каждого значения анодного напряжения U_a построить зависимость I_a = f(I_c) и определить критическое значение тока соленоида I_с.кр и погрешность ∆ I_с.кр (рис.6).

6.2. По формуле (7) рассчитать значение е/m, для каждого анодного напряжения и определить среднее значение.

6.3. Рассчитать погрешность определения e/m по формуле

∆(e/m) = (e/m)*[(∆U/U)² + 4(∆r_a/r_a)² + 4(∆I_кр/I_кр)² + 4∆r²(r_a² + r_k²)/(r_a² – r_k²)² + 4(l²∆l² + d²∆d²)/(l² + d²)²]^1/2

5.4. Записать результат в виде

e/m = … + …

	Рис.7

 

Контрольные вопросы.

1. Что называется удельным зарядом электрона?
2. Какие силы действуют на электрон в магнитном поле?
3. Как меняется траектория электрона в лампе под действием магнитного поля?
4. Как меняется I_a в зависимости от В?
5. Что такое B_кр, как определить графически?
6. Чем объяснить постепенный спад I_a при достижении В_кр?
7. Что такое магнетрон? Его устройство?
8. Какие поля действуют в магнетроне? Чем они создаются? Как направлены?