Laboratorul № 32
Determinarea încărcare specifică de un electron
Obiectiv: Pentru a determina taxa specifică a unui electron.
Aparate și echipamente: dispozitiv cu fascicul de electroni, cu o sursă de încorporat solenoid de putere (curent continuu), miliamperi, comutator reostat.
taxa specifică este raportul dintre sarcina electronului la masa. Această valoare poate fi determinată prin luarea în considerare mișcarea unui electron într-un câmp electric și magnetic extern (metodele Thomson, Bush, spectrografie de masă). Forțele care acționează asupra electronilor din aceste domenii sunt, respectiv:
în care - intensitatea câmpului electric; - inducția magnetică; e - sarcina unui electron si viteza.
Direcția forței Lorentz (2) exercitată asupra încărcăturii din câmpul magnetic determinat regula stanga (regula sau produs vector). În funcție de unghiul dintre traiectoria particulei încărcată (în special electroni) pot fi drepte (cu 0 = 0), un cerc (k = 0 până la 90) sau o spirală, ca Lorentz forță acționează ca o forță centripetă:
unde r - raza de curbură a traiectoriei.
Pentru 0 = 90 în (3) obținem:
Rata de electroni accelerată prin diferența de potențial U (de exemplu, o tensiune anodică de catod într-un tub catodic) la VC (unde C este viteza luminii în vid) poate fi determinată din legea de conservare a energiei, echivalând forțele de operare ale câmpului electric al energiei electronilor:
Apoi, (4) și (5) obținem:
Partea principală este un osciloscop special, în care o porțiune acoperită de un tub catodic CRT solenoid L., astfel încât câmpul magnetic al solenoidului perpendicular pe viteza de electroni în fascicul de electroni. Tensiunea de curent continuu între catod și anod al tubului determină viteza electronilor conform ecuației (5).
Schema de lucru Fig.1 rezistor R este utilizat pentru a regla curentul I în forța solenoid, cheia și permite circuitul deschis pentru a schimba direcția I. curente
Atunci când circuitul electric al câmpului magnetic electromagnetic conduce la o deplasare a fasciculului de electroni pe ecranul osciloscopului în sus sau în jos, în funcție de direcția de I. curente Să examinăm acest lucru mai detaliat.
Să presupunem că, în absența curentului în electronii solenoid se încadrează la punctul 0 în centrul ecranului CRT (Figura 2).
Direcția de viteza inițială a electronilor perpendicular pe ecran și axa solenoidului. Când curentul sub acțiunea electronilor (figura 2) se deplasează de-a lungul căii AO I - arc Raza r cercului. și „bunny“ pe ecran este deplasată astfel încât de la (.) 0 (.) 0 1 (direcția câmpului magnetic de inducție B în Fig. Prevăzute prin puncte). Să ne amintim că direcția câmpului axei solenoidului este determinată de regulă șurub dreapta și valoarea câmpului este calculată conform formulei. că, în vederea împrăștierii
unde m0 - magnetic constant,
N - numărul de spire bobina,
ac - coeficientul de difuzie solenoid.
Offset y = 00 1 de pe ecran CRT conectat cu raza de curbură a traiectoriei r (vezi. Fig. 2), izD DS
din care obținem r:
Substituind (7) și (8) în (6) obținem formula generală pentru determinarea încărcăturii specifice a unui electron în forma:
Ordinea executării
1. Verificați diagrama de instalare electrică pe Fig.1
Pentru a debloca cheia. Cursorul de reostatul R pentru a pune în poziția de mijloc.
2. Adăugați sursa de alimentare de curent continuu și tubul catodic la rețea
220 W. Turn de comutare „rețea“ de pe tabloul de bord din față. Acest lucru ar trebui să se aprindă led-uri.
3. După 5 minute dispozitive de încălzire în afișajul CRT punctul central ecran luminos mediu luminanță (pen-X, Y, luminozitate).
4. Închide tasta K. Setare prin reostatul R a I1 curent solenoid, (valoarea curentă a seturilor de profesori). Scris în tabelul 1, valoarea y1 prejudecată pe ecran CRT și măsurarea direcția y1 -smeschenie curente 1. Aceleași măsurători au fost efectuate pentru celelalte două curente - I2, I3. Repetați măsurătoarea de două ori mai mult pentru fiecare valoare Ik.
5. medii calculat. pentru fiecare Ik curent. Se înregistrează valorile corespunzătoare din tabelul 2.
6. Conform formulei (8) să se calculeze pentru fiecare rk (m).
8. Conform formulei (6) pentru a calcula trei valori
9. Se calculează eroarea fiecărui test și eroarea medie pătrată a experienței
10. Rezultatele record experimentului în formă de
11. Comparați datele de referință cu rezultatul.
1. Ceea ce se numește taxa specifică unui electron?
2. Care sunt forțele care acționează asupra unei sarcini în câmpurile magnetice și electrice? Ei au îndreptat?
3. Explicați de ce atunci când 0 = 90 în traiectoria de mișcare a electronilor în domeniu va fi un cerc, iar la 30 = 0 - spirală?
4. Care este activitatea de forțele câmpului electric asupra mișcării taxa în ea? Se specifică legea de conservare a energiei în determinarea vitezei unui electron într-un monitor CRT.
5. Ce determină valoarea deplasării fasciculului de electroni de pe ecran CRT?
6. Explicați deplasarea fasciculului pe ecran CRT în sus în figura 2. Ce schimbare, dacă schimbați direcția curentul I din contră?
1. Zisman TA Todes OM Cursul de Fizică generală, Volumul 2, 37, 1972.
2. Savelyev IV Curs de Fizică generală, Volumul 2, cap. X 1978.
3. Grabowski RI curs de fizica, IOI, s.370.