Scopul lucrării. pentru a determina încărcătura specifică a mișcării electronilor unui electron într-o diodă plasat într-un câmp magnetic.
Echipamente. bord cu o diodă și o sursă de alimentare bobina, voltmetru, milliammeter, ampermetru.
Taxa specifică - o caracteristică a particulelor elementare, egal cu raportul de încărcare la masă. In unele experimente, măsurarea atât de încărcare și masa nu este posibilă, dar este posibil să se determine taxa specifică, a căror valoare vă permite să setați particula. încărcare specifică de electroni poate fi determinată, de exemplu, printr-un magnetron cilindric.
Magnetron - un tub cu vid, în care mișcarea electronilor controlează câmpul magnetic. Magnetron este utilizat în inginerie radio pentru a genera oscilații cu microunde. Hârtia utilizată ca magnetron vacuum tube - 11P 1C dioda, care este plasat într-un câmp magnetic al bobinei cu un curent.
Electronii emiși de catod încălzit datorită fenomenului de emisie thermionic, se deplasează spre anod de un câmp electric. Intensitatea câmpului electric este maximă la catod, iar spațiul rămas în câmp electric este slab. Prin urmare, electronii sunt accelerați aproape de catod, iar apoi sa mutat aproape la o viteză constantă într-o direcție radială spre anod. electroni Viteza V poate fi determinat de legea conservării energiei. Energia potențială a unui electron în câmpul electric atunci când se deplasează de la catod la anod este transformată în energie cinetică:
în care e, m - taxa de electroni si masa; U - diferența de potențial dintre catod și anod de diode.
Dacă activați o paralelă câmp magnetic orientat cu axa de diode, astfel perpendicular pe vectorul de viteză, ea începe să acționeze asupra electronilor de forța Lorentz
unde B - inducția magnetică.
Direcția forței poate fi determinată de regula din stânga: în cazul în care patru degete pentru a trage viteza și liniile electrice sunt incluse în mână, apoi îndoit degetul mare va indica direcția de forță la o sarcină pozitivă. Pentru un electron negativ - dimpotrivă. Lorentz forță este perpendiculară pe vectorul viteză, prin urmare, este forța centripetă. Prin urmare, traiectoria de electroni este un arc circular. Conform legii a doua a lui Newton produsul din masa de electroni pentru accelerația centripetă egală cu forța Lorentz:
De fapt, viteza de electroni din cauza interacțiunii dintre câteva distincte, nu toți electronii se deplasează perpendicular pe catod. Prin urmare, curentul anodic va scădea treptat, mai întâi ajunge la anod electronii lent, apoi mai repede. Rms viteză, obținută din ecuația (1) corespunde porțiunii celei mai abrupte declin grafic (fig. 2).
Rezolvarea ecuației (1) și (3) dat R = r / 2, obținem o formulă pentru calcularea taxei specifice unui electron
Inducția magnetică în centrul bobinei poate fi calculat cu formula
g
Măsurarea experimentală a taxei specifice unui electron este produs într-un laborator. Acesta cuprinde 1) din modulul cu lampa electronică plasată în interiorul bobinei; 2) de alimentare cu un ampermetru pentru măsurarea intensității curentului în bobina, și a) milliammeter voltmetru 3 pentru măsurarea curentului de anod (Figura 3). Și o unitate de alimentare cu energie conectată printr-un cablu.
1. Setați intervalul de măsurare până la 20 mA milliammeter. Verificați conexiunea la modulul de la mufele „RA“. Indicatorul trebuie să indice zero.
2. Porniți sursa de alimentare 220 B. rețea Rezistențele variabilă pentru a seta tensiunea de anod în intervalul de 12-120 V, curent minim prin bobină (0,5 A). După curentul de încălzire catodic trebuie să apară circuitul anod, milliammeter detectat.
Se repetă măsurarea curentului anod, variind amperaj printr-o bobină în intervalul de la 0,5 A până la 1,5 A la fiecare 0,1 A (o diviziune a scalei de ampermetru). Rezultatele sunt scrise în tabel. 1.
Curentul în bobina Jkat. A
4. Construirea unui grafic al forței Jan anodic puterea actuală a curentului în bobina Jkat. Dimensiune diagramă pentru cel puțin o jumătate de pagină. Pe axele indică o scală uniformă. puncte în jurul a efectua o curbă lină, astfel încât punctele de deviere au fost minime.
5. Se determină grafic valoarea medie a intensității curentului critic în bobina abscisei JKR porțiunea mijlocie a mai abruptă scădere a anodului curentului (Fig. 2). Înregistrare Tabel. 2.
6. Se calculează cu formula (5), valoarea medie a bobinelor critice de inducție câmp magnetic, înlocuind curentul critic. Înregistrare Tabel. 2.
Se calculează valoarea medie a taxei specifice a electronului prin formula (4).
7. eroarea de măsurare sistematică Rata taxei specifice cu formula
presupunând că eroarea se datorează în mare măsură determinarea inexactă a curentului critic. Ia 2Jkr lățime egală porțiune declin abrupt (Fig. 2).
9. Pentru a face concluzii. rezultate record
1. Definiți taxa specifică a particulelor. La o încărcare maximă a particulelor specifice?
2. Notați formula forței Lorentz. Cum de a determina direcția forței Lorentz? Explică cu exemple.
3. Notați ecuația legii a doua a lui Newton a mișcării unui electron într-un câmp magnetic transversal.
4. explica motivul pentru schimbarea traiectoriei electronului între catod și anod de diode cu creșterea câmpului magnetic. Definirea critică de inducție.
5. Explicați dependența actuală de anod a forței cu creșterea câmpului magnetic. De ce actuala recesiune nu se produce brusc la valoarea critică de inducție?
6. Formulele pentru calcularea taxei specifice a mișcării electronilor în magnetron.