Вимірювання та обробка результатів

Схема експериментальної установки, що використовується в даній лабораторній роботі, показана на рис. 8.4.

При відсутності магнітного і електричного полів, які можуть змінювати траєкторію руху електронів, прискорений напругою між катодом і анодом електронно-променевої трубки електрон досягає екрану в точці О (точка зеленого кольору). Якщо подати напругу на котушки електромагніту, то магнітне поле, що виникне в об'ємі плоского конденсатора, за рахунок сили Лоренца відхилить електронний промінь на деяку відстань від центру екрана. Це відхилення необхідно скомпенсувати за допомогою електричного поля конденсатора. Для цього необхідно замкнути ключ "К" і підібрати за допомогою потенціометра R таку напругу на пластинках конденсатора, при якій сила електричної дії на електронний промінь поверне його в ту ж саму

Рис. 8.4. Схема експериментальної установки

точку 0 екрану. Це означає, що діючі на електрон схрещені електричне і магнітне поля створюють рівні за величиною, але протилежно направлені сили. З формули (8.6) маємо:

. (8.7)

Згідно закону збереження енергії:

.

Звідси:

. (8.8)

Розв'язуючи систему рівнянь (8.7) і (8.8), одержуємо:

. (8.9)

Враховуючи, що напруженість , формулу (8.9) можна записати як:

. (8.9 a)

Ця формула дозволяє провести розрахунки питомого заряду електрона.

Для розрахунку величини питомого заряду електрона за формулою (8.9 a) необхідно виміряти наступні величини:

U_k - напруга на пластинках плоского конденсатора;

- напруга на ділянці катод-анод;

B - індукція магнітного поля;

d - відстань між пластинами конденсатора.

Величину індукції можна виміряти за допомогою люксметра, балістичним методом та ін.

Увага: спочатку ознайомитися з будовою и принципом роботи ЕПТ, а потім приступати до роботи.

Основою приладу ЕПТ є електроннопроменева трубка 1ЗЛО151 з електростатичним і електромагнітним фокусуванням променя. Трубка з постійним магнітом на горловині змонтована на підставці. Через скляний балон приладу видно відхиляючі пластини (вертикальні і горизонтальні).

При вивченні будови трубки її можна вийняти з підставки. Підставка - дерев'яний корпус, всередині якого здійснено необхідний монтаж. На боковій панелі підставки є всі необхідні ручки регулювання "поведінки" електронного променя, а також мережний шнур зі штепселем для включення до мережі струму напругою 220 В.

У випадку демонстрування трубки з електромагнітним фокусуванням на підставку встановлюються котушки електромагніту (цей випадок реалізується в даній роботі).

При електростатичному відхиленні променя в залежності від характеру досліджень можна використовувати джерела як постійної, так і перемінної напруги в межах 0-220 В. Джерела напруги повинні мати запобіжники для захисту від короткого замикання.

Перед експлуатацією приладу необхідно оглянути його з тим, щоб переконатися в бездефектності (пошкодження ручок, балону, підставки, провідників і т. ін.)

Прилад необхідно розташовувати якомога далі від джерел сторонніх полів. Поставити ручки фокусування і регулювання яскравості в крайнє ліве положення.

Лише після цього можна розпочинати виконання роботи.

1. Зібрати електричне коло згідно з рис. 8.4.

2. Ввімкнути ключ кола електромагніту, повільно змінюючи реостатом струм, домогтися відхилення променя на 1-2 см на екрані трубки. За величиною струму електромагніту здійснити розрахунки індукції магнітного поля. Для цього використати графік (рис. 8.5).

Рис. 8.5. Графік залежності індукції магнітного поля від величини струму

електромагніту

3. Змінюючи потенціометром R величину напруги U_к на пластинах конденсатора, домогтися повернення променя у початкове положення.

4. За допомогою формули (8.9 a) здійснити розрахунки питомого заряду електрона. Одержані результати порівняти з табличними.

5. Обчислити похибки вимірювання.

Деякі дані для розрахунків: =700 мВ, d =2,5 см.

Контрольні питання.

1. Яка сила діє на заряджені частинки в електричному, магнітному полі? Як визначити напрямок дії цих сил? Як він залежить від заряду частинки?

2. Розповісти про рух заряджених частинок в поперечному електричному полі. Отримати формулу (8.3).

3. Розповісти про рух заряджених частинок у магнітному полі. Одержати формулу (8.4).

4. У чому полягає сутність метода Томсона?

5. Вивести формулу, за допомогою якої Томсон визначив питомий заряд електрону.

6. Які важливі наслідки випливали з дослідів Томсона?

7. Розповісти про будову електроннопроменевої трубки.

8. Описати схему експериментальної установки, що застосовується у даній роботі.

9. Одержати робочу формулу (8.9 a) та розкрити її фізичний зміст.

10. Розповісти сутність метода магнітної фокусіровки для визначення питомого заряду електрона.

11. У чому полягає метод Міллікена для визначення питомого заряду електрона?