Определение удельного заряда электрона методом магнетрона (Лабораторная работа № 3), страница 2

                                                               (3.5)

Здесь α₁ и α₂ – углы относительно положительного положения оси z, под которыми из точки наблюдения видны радиусы соленоида у его концов.

                                              Рисунок 3.4

Для точки, находящейся в центре соленоида, выражение (3.5) примет следующий вид:

                                                                                (3.6)

где μ₀ – магнитная постоянная, D– диаметр соленоида, L – его длина,  - полное число витков. Используя формулы (3.3), (3.6), получаем окончательное соотношение для удельного заряда электрона

                                                                         (3.7)

 где I_кр – критическая  сила тока соленоида, которой соответствует значение индукции магнитного поля B_кр, то есть наиболее быстрое уменьшение анодного тока.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ.

Кассета ФПЭ-03, источник питания(амперметр), цифровой вольтметр(миллиамперметр).

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ.

          Кассета ФПЭ-03 состоит из соленоида, в центре которого расположена лампа 6Ф6С. Анодная цепь лампы имеет следующие характеристики:

- напряжение питания постоянного тока                             120В

- допустимая нагрузка                                                            34мА

- радиус анода усреднённый                                                  R_a=4.2мм

В цепь накала лампы подаётся:

- напряжение питания постоянного тока                             (2.5-4.5)+ 10%, В

- ток накала, А                                                                         (0.5-1.75)+ 10%

Параметры цепи соленоида:

- напряжение питания постоянного тока, не более              24В

- допустимая нагрузка по току                                               0-2.5А

- число витков соленоида                                                        N= 2500

- длина намотки                                                                        L=171мм

- диаметр намотки                                                                    D=79.89мм

- индуктивность                                                                        170мГн

Питание анодной цепи и соленоида осуществляется через разъём блока питания. Принципиальная схема устройства представлена на рисунке 3.5.

                                                        Рисунок 3.5  

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ.

1.  Подключить к кассете ФПЭ-03 источник питания через специальный разъём, к клемам РА кассеты подключить цифровой вольтметр в режиме миллиамперметра.

2.  Потенциометрами на левой панели блока питания установить напряжение накала в пределах (35)В, а напряжение анода в пределах    (4090)В.

3.  Реостатом блока питания постепенно увеличить силу тока соленоида I_c (через 0.1А), отсчитывая по амперметру панели блока питания; одновременно следить за уменьшением величины анодного тока I_a по миллиамперметру в цепи анода. Показания занести в таблицу 3.1

                              U_a=const        U_Н=const                           Таблица 3.1

Ic , А	0,05	0,1	0,2	0,3	…	1,5
Ia , мА
ΔIa , мА

В третью строку таблицы 3.1 записать разность ΔI_a двух соседних отсчётов анодного тока I_{a ,} соответствующих двум соседним значениям тока соленоида I_c.

              Величина ΔI_a характеризует крутизну уменьшения анодного тока под действием магнитного поля, создаваемого током соленоида. Наибольшая величина уменьшения анодного тока ΔI_a соответствует критическому току I_{кр. с} , значение которого берётся из первой строки таблицы 3.1

4.  Не изменяя напряжения накала, для двух других значений напряжения анода повторить п.3 и результаты свести в таблицы 3.2 и 3.3.

5.  Изменить напряжение накала и повторить измерения при трёх различных постоянных напряжения U_a . Результаты свети в таблицы 3.4 и 3.5.

6.  Построить для двух значений напряжения накала графики зависимостей U_a=f(I_кр.с) исходя из которых определить U_a и I_кр как средние значения.

ПРИМЕЧАНИЕ: Постарайтесь показания снимать быстро, чтобы не перегружать катушку соленоида.

7.  В формулу 3.7 подставить значения U_a и I_кр, а также другие постоянные и определить удельный заряд электрона . Для каждого случая оценить погрешность измерения и сделать соответствующие выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1.  Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях.

2.  Сущность метода магнетрона.

3.  Определение критического значения тока соленоида.

4.  Что такое сбросовые характеристики?

5.  Как повлияет на результат изменение тока в соленоиде?

6.  Объясните взаимодействие элементов электрической цепи, используемой в работе.