После успешного выполнения пп. 1-7, установка готова к работе.
ВНИМАНИЕ! Следует строго соблюдать правила техники безопасности при работе с установками высокого напряжения (источник высокого напряжения на стенде) и сосудами высокого давления (газовый баллон).
2.3. Порядок проведения эксперимента
1. При заданном значении индукции магнитного поля (заданном значении тока в обмотке электромагнита, изменению тока на 1мА в обмотке соответствует изменение магнитного поля на 1 Гаусс), измерить разность потенциалов между зондами 1-2, расположенными по продольной оси разрядной трубки.
2. Измерить холловскую разность потенциалов между зондами 3-4, расположенными поперек оси трубки.
3. Вращением рукоятки реостата, установить новое значение индукции магнитного поля и повторить измерения по пп. 1-2. Измерения холловской ЭДС и продольной разности напряжения осуществляется в процессе эксперимента дважды, при поэтапном увеличении значения индукции магнитного поля от 0 до 70 Гаусс, и при поэтапном уменьшении ее от 70 до 0 Гаусс. При последующей обработке результатов измерений, следует использовать среднее арифметическое значение двух измерений.
4. В процессе проведения эксперимента магнитное поле изменяется, последовательно, от 0 до 70 Гаусс (поле направлено вертикально вверх) и от 0 до -70 Гаусс (поле направлено вертикально вниз). Поэтому после проведения измерений в диапазоне от 0 до 70 Гаусс, производится перекоммутация обмоток магнита и измерения по пп. 1-3 проводятся в диапазоне от 0 до -70 Гаусс. Изменение полярности магнитного поля осуществляется установкой переключателя для перекоммутации обмоток магнита из положения «+» в положение «–» (на показаниях прибора, измеряющего ток в обмотках магнита, это не отражается).
5. После проведения эксперимента, выключение приборного оборудования стенда производится в последовательности, обратной его включению.
ВНИМАНИЕ! Все операции включения-выключения оборудования выполняются под наблюдением дежурного преподавателя.
2.4. Порядок обработки результатов эксперимента
По данным эксперимента строится зависимость отношения холловского поля Ey к продольному полю Ex вдоль оси трубки, в зависимости от индукции магнитного поля Bz (ось x– направлена по оси средней части трубки; ось z – по вертикали; ось y – поперек оси трубки).
Соответствующие напряженности электрического поля получаются из соотношений: Ex = U12/a; Ey=U34/b, где U12 – разность потенциалов между зондами 1 и 2, a=95 мм – расстояние между зондами; U34 – разность потенциалов между зондами 3 и 4, b=10 мм – расстояние между зондами.
Полученную экспериментально зависимость следует сравнить с теоретической, которая получается из следующих соображений. Исходя из обобщенного закона Ома [1,3], в газоразрядной трубке плотность тока j связана с напряженностью электрического поля E и индукцией магнитного поля B следующим соотношением:
.
(2.1)
Здесь σ – электропроводность плазмы, σ=e2 ne τ/me; e, me – заряд и масса электрона; ne – концентрация электронов; τ – время потери импульса электронами при столкновениях с тяжелыми частицами. Средняя скорость электронов <v> связана с плотностью тока очевидным соотношением j=en<v>. Величиной собственного магнитного поля, которое генерирует текущий по трубке электрический ток, можно пренебречь и считать, что внутри трубки имеется только внешнее магнитное поле, генерируемое обмотками электромагнита. Это поле направлено вдоль вертикальной оси, т.е. имеет только одну, z-компоненту, Bz, поэтому (2.1) принимает вид:
. (2.2)
Расписывая уравнение (2.2) в компонентах по осям x,y,z с учетом того, что стенка трубки является изолятором, и, соответственно, нормальные к ней составляющие плотности электрического тока jy = jz = 0, получаем соотношение, которое в ходе работы попытаемся воспроизвести экспериментально:
. (2.3)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.