Лабораторная работа № 2-11
Целью данной работы является определение удельного заряда электрона, т.е. отношения .
Для этого используется помещенная в магнитное поле электронная лампа с цилиндрическим анодом, по оси которого проходит катод (диод 2Ц2С). Лампа помещается внутри длинного соленоида, так что магнитное поле соленоида параллельно катоду, причем вектор скорости электронов и вектор магнитной индукции соленоида взаимно перпендикулярны, поэтому электроны будут двигаться в плоскости перпендикулярной (рис.40).
Крестик показывает, что вектор направлен перпендикулярно чертежу (от нас).
Для сообщения электронам постоянной по величине скорости движения, в данной работе положительный потенциал подается на анод. Электрон, вылетев из катода, движется в электрическом поле "анод-катод" ускорено. Для определения скорости электрона используется закон энергии, при движении электрона в вакууме, вся работа сил электрического поля еU идет на увеличение кинетической энергии электрона:

где U_C - разность потенциалов между сеткой и катодом. Отсюда

Подставляя (11-11) в формулу (11-7) и учитывая, что q = е, получим

Откуда следует, что при заданном напряжении, радиус R пропорционально 1/В. Зависимость траектории электрона от индукции магнитного поля В показана на рис.41.
Из формулы (11-12) видно, что для каждого значения U_C существует некоторое критическое значение магнитной индукции В₀, при котором траектория электронов как раз касается поверхности анода (рис.41а). При В = В₀ радиус траектории R = R_a/2, R_a – радиус цилиндрического анода. Электроны при этом практически не попадают на анод, ток через лампу (I_a) резко падает. Зависимость анодного тока от магнитной индукции В изображена на рис.41b.
Подставив в формулу (11-12) R = R_a/2 получим расчетную формулу для удельного заряда:

где магнитную индукцию поля соленоида (в системе СИ) находят по формуле:

Здесь N - число витков катушки соленоида; l - длина соленоида; μ₀ - магнитная постоянная; μ - относительная магнитная проницаемость; К - поправка на неоднородность магнитного поля получается практическим путем (теоретическая формула пригодна лишь для бесконечно длинного соленоида); I_C - критическое значение тока, соответствующее В. Ток I_C в катушке, соответствует спаду I_a в анодной цепи. Так как установить момент исчезновения анодного тока трудно, то для определения I_C строят график зависимости I_a = f(I_C). График имеет резко спадающую часть участок а—а₁ (рис.42). Продолжая прямую а—а₁ до пересечения с осью абсцисс находят I_C.

Интернет-магазин