Задание 1. Определение удельного заряда электрона
- С помощью универсального блока питания УБП 1 (рис.1) установите следующие значения напряжений на ЭЛТ:
а) регулятором напряжения 0…-50 В установите –25 В;
б) регулятором напряжения 0…300 В установите на-
пряжение, указанное в приложении.
Величину напряжения контролируют по мультиметру М1.
- 7 -
- Включите универсальный блок питания УБП 2. Регулируя значения напряжения 0…12 В и тока в катушках в пределах 0…2,8 А, добейтесь свечения шкалы Ш (рис.2). Ориентировочные значения тока, соответствующего установленному анодному напряжению и радиусу траектории электронного луча, приведены в приложении. Величину тока в катушках Гельмгольца контролируют по мультиметру М2.
Внимание. Максимальное значение допустимого непрерывного тока в катушках Гельмгольца не должно превышать 5 А.
- Занесите показания вольтметра и амперметра в таблицу1.
Таблица 1
№ п/п | r | U | I | B | е/m | D(е/m) | e |
10-2 м | B | A | Тл | Кл/кг | Кл/кг | % | |
Ср. |
- Добейтесь свечения следующих шкал путем изменения значений тока и напряжения на катушках Гельмгольца.
- Для каждого измерения вычислите магнитную индукцию В
внутри кольцевой системы по формуле (5).
|
|
- По формуле (4) вычислите удельный заряд электрона e/m. Результаты вычислений занесите в таблицу 1.
- Вычислите среднее значение удельного заряда электрона.
- Сравните табличное значение удельного заряда (e/m)T со средним экспериментальным <e/m>. Оцените абсолютную и относительную погрешности измерений.
Относительную погрешность определять по формуле
- 8 -
Задание 2. Определение магнитомеханического отношения.
- По данным задания 1 вычислите: а) среднюю скорость электронов по формуле (1); б) период вращения электронов по формуле ; в) орбитальный магнитный момент по формуле (11); г) момент импульса по формуле (13); д) магнитомеханическое отношение по формуле (14).
- Вычислить среднее значение <g>, сравнить с табличным gт и оценить погрешность по формуле ε = |<g> – gт|/gт.
- Результаты занести в таблицу 2.
Таблица 2
№ п/п | v | Т | pm | L | g | Dg | e |
м/с | с | A×м2 | кг м2/с | Кл/кг | Кл/кг | % | |
Ср. |
- На рисунке указать ориентацию векторов В, рm, L.
- По выполненной работе сделать вывод.
Контрольные вопросы
1. В чем заключается смысл данного метода по определению удельного заряда электрона?
2. Приведите краткую теорию движения заряженных частиц по винтовой траектории в однородном магнитном поле.
3. Как определить величину магнитной индукции в центре катушек Гельмгольца?
|
|
4. Как определить орбитальные магнитный и механический моменты и что понимают под магнитомеханическим отношением?
- 9 -
Рекомендуемая литература
- СавельевИ.В. Курс физики. Т2. М.: Наука. 1989. §§42,43,50.
- Трофимова Т. И. Курс физики. М.: Высшая школа. 1997. §§ 110, 114, 115.
3. Инструкция по эксплуатации оборудования фирмы “PHYWE”.
Приложение.
Ориентировочные значения анодного напряжения на ЭЛТ и величины тока в катушках Гельмгольца, соответствующих четырем радиусам траектории электронного луча.
U,В | ||||||||
r=2см I,А | 2,5 | 2,6 | 2,8 | - | - | - | - | - |
r=3см I,А | 1,6 | 1,7 | 1,9 | 2,0 | 2,2 | 2,3 | 2,4 | 2,5 |
r=4см I,А | 1,1 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,8 | 1,9 |
r=5см I,А | 0,91 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,4 | 1,5 |
- 10 -
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ФИЗИКИ
Лаборатория
«Инновационные технологии обучения физике и КСЕ»