In 1897 godu genial om de știință britanic D.Tomson experimente cu raze necunoscute emisi de catod, a constatat că aceste raze nu sunt pur și simplu fluxul de electroni (fascicul de electroni). Ideea principală a experimentelor a fost de a măsura deformarea fasciculului de electroni în traversat
câmpuri electrice și magnetice. O serie de experimente a fost încununată cu măsurarea specifică a sarcinii electronilor. După deschiderea pe-Thomsen, timp de câteva decenii au fost dezvoltate diferite metode de măsurare a taxei specifice a electronului și a clarificat valoarea numerică.
În această metodă, taxa specifică este determinată de raza căii de electroni care se deplasează într-un câmp magnetic uniform (figura 2).
In tun de electroni EP, electronii sunt accelerați de câmpul electric. Ca rezultat al trecerii de diferența de potențial de electroni U dobândește viteză. care poate fi determinată din legea conservării energiei disponibile în cazul unor viteze non-relativiste, după cum urmează:
unde kg - electron masa de repaus;
Celulele - taxa de electroni.
Pe electronii eliberati din tun de electroni într-un câmp magnetic de inducție Lorentz forță:
Dacă vectorul viteză de electroni perpendicular inducție magnetică. atunci electronul se va muta într-un cerc de rază r cu accelerația normală Aplicarea a doua lege a lui Newton, obținem:
Soluție simultană de ecuațiile (1) și (3) pentru a determina încărcătura specifică a unui electron:
Un câmp magnetic uniform în centru, care este un tub catodic, este generată de două serii conectate bobine Helmholtz identice cu curent. Bobinele sunt dispuse în planuri paralele, la o distanță egală cu raza lor R. Inducția magnetică în interiorul sistemului se determină prin formula
unde k - factorul de proporționalitate în funcție de dispunerea relativă a bobinelor (pentru o distanță egală cu R, factorul k = 0,715); - Jannaeus magnetic permanent; N = 154 - numărul de spire ale bobinei; R = 20 cm - gama Katu-nis Helmholtz; I - curent în bobine Helmholtz.
Tubul catodic este un gaz inert - argon sub presiune de 0,1 Pa. Interacțiunea se deplasează electroni cu argon provoaca stralucire mov, care vă permite să vedeți traiectoria fasciculului de electroni.
În interiorul tubului este gama W, care este acoperită cu o substanță fluorescentă. Când electronii lovit afișat punct verzui. Pe această scală poate determina diametrul traiectoriilor de electroni (Figura 2 -. OM). Diametrul total furnizat patru valori: 4, 6, 8, 10 cm.
Astfel, cunoscând raza r traiectoriei electronilor, într-un câmp magnetic B. și accelerarea diferența de potențial U, se poate calcula taxa specifică a electronului.
electronii cu viteza medie de deplasare într-un cerc poate fi considerat ca fiind curent circular, al cărei moment magnetic este egal cu suma momentelor magnetice ale electronilor:
unde i - puterea circulară curentului; S - suprafața delimitată de traiectoria electronilor.
Zona delimitată de traiectoria electronilor poate fi exprimată în termeni de raza traiectoriei - (7)
și amperaj - care curge prin viteza de încărcare în canalul de fascicul de electroni:
După pad dispuse perpendicular pe calea fasciculului de electroni, fluxurile de încărcare
în cazul în care Z - numărul de electroni care participă la mișcarea orbitală; N - numărul de rotații ale fiecărui electron în timpul Dt.
Substituind ecuația (7) - (9) în (6) obținem momentul magnetic al electronilor:
unde T = Dt / N - electroni perioada implicată într-o mișcare orbitală în rotație.
ÎmpǎrŃind momentul magnetic orbital al electronilor (10) de numărul Z, definim momentul magnetic orbital:
Deplasarea de-a lungul unui traseu circular Z electroni poseda un moment cinetic orbital (moment unghiular)
în care - momentul de inerție al tuturor să participe la mișcarea orbitală cu punct de fierbere de electroni; - viteza medie unghiulară a electronilor.
Divizând momentul unghiular orbital de electroni (12), prin numărul Z, definim momentul cinetic orbital (moment unghiular) al unui electron:
în cazul în care - viteza medie a mișcării orbitale a electronului.
Raportul dintre electroni momentului magnetic orbital (11) la impulsul orbitei unghiular (13) se numește raportul magnetomecanică:
Sarcina 1. Determinarea încărcare specifică de un electron
- Utilizarea sursei de alimentare universală UBP 1 (Fig.1), setați următoarele tensiuni pe CRT:
a) regulator de tensiune 0 ... -50 V -25 stabilite în;
b) regulator de tensiune 0 ... 300 set HA
Tensiunea a fost specificată în cerere.
Valoarea tensiunii monitorizată de multimetru M1.
- Turn de alimentare universal de alimentare cu FSM 2. Prin reglarea tensiunii de 0 ... 12 V și un curent în colaci este cuprinsă în intervalul 0 ... 2.8 A, atinge scala luminiscență W (Figura 2). Valorile curente estimate corespunzătoare pentru a seta tensiunea de anod și raza traiectoria fasciculului de electroni, sunt prezentate în anexă. Cantitatea de curent în bobinele Helmholtz este monitorizată prin M2 multimetru.
Valoarea Vnimanie.Maksimalnoe curent continuu admisibil în bobinele Helmholtz nu trebuie să depășească 5 A.
- Se înregistrează voltmetru și ampermetru în tablitsu1.
- Obținerea unor scale de luminescență în urma prin varierea tensiunii și curentului pe bobine Helmholtz.
- Pentru fiecare măsurătoare, se calculează inducția magnetică B
în interiorul unui sistem ciclic cu formula (5).
- Conform formulei (4) Se calculează taxa specifică de e / m electronului. , Stoca rezultatele calculelor din tabelul 1.
- Se calculează valoarea medie a taxei specifice a electronului.
- Comparați valoarea mesei de încărcare specifică (e / m) T cu media experimentală
. Rata absolută și o eroare de măsurare relativă.
Eroarea relativă calculată cu formula
Sarcina 2. Determinarea raportului magnetomecanică.
- Conform referință 1 calcula: a) viteza medie a electronilor prin formula (1); b) în timpul rotirii electronilor prin formula; c) momentul magnetic orbital cu formula (11); g) momentul cinetic cu formula (13); d) raportul giromagnetic cu formula (14).
- Se calculează valoarea medie
, compara cu masa GT și estimat de eroare formula # 949; = | - GT | / GT. - Rezultatele sunt înregistrate în Tabelul 2.
1. Care este semnificația acestei metode pentru a determina taxa specifică unui electron?
2. Dă-o scurtă teorie a mișcării particulelor încărcate de-a lungul unui traseu elicoidal într-un câmp magnetic uniform.
3. Cum de a determina amploarea inducției magnetice în centrul bobinelor Helmholtz?
4. Cum se determina momentele orbitale magnetice și mecanice și ceea ce se înțelege prin raportul giromagnetic?
3. Instrucțiuni de utilizare Echipamente Compania „PHYWE“.
Valori orientative pentru tensiunea CRT anod și curent în bobine Helmholtz corespunzătoare celor patru raze ale căii fasciculului de electroni.