 |
Определение удельного заряда электрона
|
|
|
|
В ПОСТОЯННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
Значение индукции магнитного поля соленоида рассчитывается по формуле:
B = m о ·a × n × I (7)
Здесь mо – магнитная постоянная, I = ток, протекающий по катушкам соленоида., n - число витков соленоида на единицу его длины, a - коэффициент, учитывающий конечную длину соленоидов и геометрию установки.
Схема установки представлена на рис.2.
|
Ток в катушки соленоидов L подаётся от источника ИП, С помощью переключателя П направление тока в катушках можно изменять на противоположное. Величина тока измеряется амперметром А и может изменяться реостатом R.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1.Включите установку и дайте прогреться трубке, пока на экране не появится светлая горизонтальная полоса. По масштабной линейке отметьте координату начального положения полосы.
2.При нейтральном положении переключателя П включите источник питания соленоидов. Отрегулируйте выходное напряжение источника U вых= 20 В.
3. Переключателем Кподайте ток на катушки соленоидов. Установите силу тока I = 0,1 А и на экране трубки определите смещение а1 полосы от начального положения по масштабной линейке. Измерения проводите с точностью до 0,5 мм (половина минимального деления масштабной линейки).
4.Измените направление тока в соленоиде переключателем П. На экране трубки определите величину координаты смещения полосы а2 от начального положения в противоположном направлении.
5.По двум значениям а1 и а2 определите среднюю величину смещения луча аср при данном токе I. Значения I, а1, а2, аср занесите в таблицу.
6.Повторите измерения по пп.3 -5 для всех значений сил токов I, указанных в лаборатории. Полученные данные занесите в таблицу.
|
|
|
7.Для каждого тока I по формуле (7) определите величину индукции магнитного поля В и занесите в таблицу.
8.Для каждого значения индукции магнитного поля В определите удельный заряд электрона e/m по формуле:
Найдите погрешность измерений D(e/m).
9.Вычислите среднее значение величины удельного заряда электрона e/m и среднюю погрешность измерений D(e / m).
10.Запишите окончательный результат измерений удельного заряда электрона с учётом погрешностей измерений.
11.Сравните полученную величину удельного заряда электрона e / m с табличным значением
Значения параметров U, a, mо, n, b, d, ао и интервал токов I приводятся в лаборатории.
ТАБЛИЦА
| № п/п | I, А | а1 , мм | а2, мм | аср мм | В, мТл | e/m, Кл/кг | D(e/m), Кл/кг |
| 1 | 0,1 | ||||||
| 2 | 0,2 | ||||||
| и т.д. | |||||||
| Среднее: | |||||||
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №43-Б
 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА В ПЕРЕМЕННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
|
Схема установки приведена на рис.3. На катушки соленоидов L
подаётся переменное напряжение от источника ~ИП. Величина тока регулируется реостатом R и может измеряться амперметром А.
При прохождении через соленоид синусоидального переменного тока I = I o ·sin(w· t)в нём возникает переменное магнитное поле такой же частоты: B = Bo ×sin(w· t).
В переменном магнитном поле линия на экране превращается в вертикальную полосу. При одном и том же В размеры а полосы здесь вдвое превышают величину отклонения пятна от начального положения в постоянном магнитном поле. Поэтому, исходя из соотношения (6), с учётом того, что в переменном поле отклонение луча вдвое больше, чем в постоянном, связь между а и индукцией магнитного поля В записывается в виде:
(8)
Здесь k – поправка на неоднородность магнитного поля в месте нахождения трубки. С учётом поправки ао на геометрию установки формула (8) приобретает вид:
|
|
|
(8a)
Из формулы (8а) следует, что график зависимости размеров полосы а на экране от индукции поля В представляется прямой линией, проходящей через точку ао на оси ординат. Наклон этой линии пропорционален удельному заряду электрона e/m.
Индукция магнитного поля В измеряется тесламетром Тл, датчик которого находится внутри соленоидов.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1.Включите в сеть установку и дайте прогреться монитору ”Электроника-409” несколько минут. На экране возникнет светлая горизонтальная полоса.
2.Отрегулируйте работу тесламетра в соответствии с указаниями преподавателя. При разомкнутом ключе К установите выходное напряжение источника питания соленоидов U вых = 20 В.
3.Подайте ток на соленоиды, замкнув ключ К. Установите, с помощью реостата R, ток I = 0,1 А. Определите по тесламетру индукцию магнитного поля В и размеры полосы а на экране. Значения I, В и а запишите в таблицу.
4.Проводите измерения по п.3 для всех значений сил токов I, указанных в лаборатории. Для каждого тока определяйте индукцию магнитного поля В и размеры полосы а на экране. Все данные записывайте в таблицу.
5.По данным таблицы постройте график зависимости величины а от магнитной индукции В. По наклону графика, в соответствии с формулой (8а), вычислите значение удельного заряда электрона e/m. Этот наклон равен:
Погрешность измерения D(e/m) найдите графическим способом.
6.Сравните полученную величину удельного заряда электрона e/m с табличной величиной.
Значения U, к, b, d и интервал токов I приводятся в лаборатории.
ТАБЛИЦА
| № п/п | I, А | В мТл | а, мм |
| 1 | 0,1 | ||
| 2 | 0,2 | ||
| и т.д. |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №44
|
|
|
