главнаяреклама на сайтезаработоксотрудничество База знаний Allbest
 
 
Сколько стоит заказать работу?   Искать с помощью Google и Яндекса
 


Определение удельного заряда электрона методом магнетрона

Изучение законов движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Определение удельного заряда электрона с помощью цилиндрического магнетрона. Теоретическая зависимость анодного тока от силы тока в соленоиде. Электрическая схема установки.

Рубрика: Физика и энергетика
Вид: реферат
Язык: русский
Дата добавления: 17.02.2012
Размер файла: 162,8 K

Полная информация о работе Полная информация о работе
Скачать работу можно здесь Скачать работу можно здесь

рекомендуем


Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже.

Название работы:
E-mail (не обязательно):
Ваше имя или ник:
Файл:


Cтуденты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны

Подобные работы


1. Электричество, магнетизм, колебания и волны
Исследование электрического поля методом зонда. Температурная зависимость сопротивления проводников и полупроводников. Определение удельного заряда электрона. Магнитное поле кругового тока и измерение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.
учебное пособие [4,6 M], добавлена 24.11.2012

2. Методы определения элементарного электрического заряда
Предпосылки и история развития процесса открытия электрона. Опыты Томсона и Резерфорда и методы открытия электрона. Метод Милликена: описание установки, вычисление элементарного заряда. Метод визуализации Комптона. Научное значение открытия электрона.
реферат [362,3 K], добавлена 21.05.2008

3. Электрические цепи
Понятие электрической цепи и электрического тока. Что такое электропроводность и сопротивление, определение единицы электрического заряда. Основные элементы цепи, параллельное и последовательное соединения. Приборы для измерения силы тока и напряжения.
презентация [4,6 M], добавлена 22.03.2011

4. Электрический ток. Закон Ома
Упорядоченное движение электронов в металлическом проводнике. Цепь постоянного тока. Зависимость силы тока от напряжения. Перемещение единичного положительного заряда по цепи постоянного тока. Применение закона Ома для неоднородного участка цепи.
реферат [168,3 K], добавлена 02.12.2010

5. Определение длины волны. Относительная неопределенность скорости электрона. Функции частицы
Определение длины волны де Бройля молекул водорода, соответствующей их наиболее вероятной скорости. Кинетическая энергия электрона, оценка с помощью соотношения неопределенностей относительной неопределенности его скорости. Волновые функции частиц.
контрольная работа [590,6 K], добавлена 15.08.2013

6. Электрический ток в металлах
Описание опытов Стюарта, Толмена и Рикке по изучению носителей заряда в металлах. Определение направления, сопротивления и силы электрического тока в металлах. Возможности применения сверхпроводимости в проводнике в ускорителях элементарных частиц.
презентация [1,2 M], добавлена 20.10.2012

7. Определение эффективности аккумуляторов
Изучение принципов действия химических источников тока. Определение токовой и энергетической эффективности аккумуляторов. Формулы для вычисления значения протекающего тока и заряда, который протекает через электрическую цепь за каждый промежуток времени.
лабораторная работа [272,2 K], добавлена 07.05.2013

8. Электрический ток в металлах
Электронная теория проводимости металлов. Опыт американских физиков Толмена и Стюарта и советских Н.Д. Папалекси и Л.И. Мандельштама. Определение удельного заряда частицы и скорости движения электронов в проводнике. Сверхпроводимость и ее применение.
презентация [2,2 M], добавлена 26.11.2011

9. Секреты лептонов и нуклонов
Электрические проявления механической энергии. Замкнутый колебательный контур. Волновые и корпускулярные свойства электрона. Внутренний элементарный электрический заряд. Баланс электрического заряда. Собственная частота электрона. Магнитная энергия покоя.
реферат [327,9 K], добавлена 14.01.2012

10. Источники электрического тока
Понятие электрического тока как упорядоченного движения заряженных частиц. Виды электрических батарей и способы преобразования энергии. Устройство гальванического элемента, особенности работы аккумуляторов. Классификация источников тока и их применение.
презентация [2,2 M], добавлена 18.01.2012


Другие работы, подобные Определение удельного заряда электрона методом магнетрона


Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение удельного заряда электрона методом магнетрона

1. Цель работы

Познакомиться с законами движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях, определить удельный заряд электрона с помощью цилиндрического магнетрона.

2. Основные теоретические сведения

Магнетроном называется электровакуумное устройство, в котором движение электронов происходит во взаимно перпендикулярных электрическом и магнитном полях. Магнетрон является источником электромагнитного излучения СВЧ диапазона.

В нашей работе магнетрон представляет собой радиолампу- диод прямого накала, электродами которой являются коаксиальные цилиндры. Радиолампа помещена во внешнее магнитное поле, создаваемое соленоидом с током (рис.1). При этом силовые линии электрического поля имеют радиальное направление, а линии магнитной индукции совпадают с осью электродов (рис.2).

Движение электрона в электромагнитном поле подчиняется второму закону Ньютона:

(1)

где r- радиус- вектор, m- масса электрона, e- абсолютная величина заряда электрона, V- скорость электрона, E- вектор напряженности электрического поля, В- вектор индукции магнитного поля.

Траектория движения заряженной частицы в электромагнитном поле существенно зависит от величины удельного заряда- отношения заряда к массе частицы. Уравнение траектории можно получить из решения уравнения (1), но даже в случае цилиндрической симметрии это уравнение не имеет решения в аналитическом виде.

Рассмотрим на качественном уровне движение электрона в цилиндрическом магнетроне. Для упрощения предположим, что электроны вылетают из катода с нулевой начальной скоростью, их движение происходит в плоскости, перпендикулярной оси электродов, а радиус катода много меньше радиуса анода.

При протекании тока в цепи накала в результате термоэлектронной эмиссии с катода в лампе образуются свободные электроны. Эмиттированные катодом электроны под действием электрического поля движутся к аноду, и в анодной цепи возникает электрический ток. Постоянный ток в обмотке соленоида создает магнитное поле, искривляющее траекторию движения электронов.

Выясним характер движения электронов в магнетроне. В электрическом поле на электрон действует сила F = eE, вынуждающая его двигаться с ускорением в направлении, противоположном вектору Е. Эта сила совершает работу, которая ид.т на изменение кинетической энергии электрона. Скорость электронов вблизи анода может быть найдена из закона сохранения энергии:

(2)

где Ua - анодное напряжение лампы.

В магнитном поле сила действует на движущийся электрон

F=-e[VB] и направлена перпендикулярно скорости электрона. Эта сила не совершает механической работы над электроном, а только изменяет направление вектора скорости и вынуждает электрон двигаться с центростремительным ускорением по окружности. В нашей модели предполагается, что V B. Применяя второй закон Ньютона, получим:

(3)

Отсюда выразим радиус окружности:

(4)

В магнетроне электрон движется в скрещенных электрическом и магнитном полях. В отсутствии магнитного поля траектории движения электронов приведены на рис. 3а. При наложении “слабого” магнитного поля траектории электронов искривляются, но все электроны долетают до анода, как показано на рис. 3б.

Увеличивая индукцию магнитного поля, можно получить ситуацию, когда электрон, двигаясь по криволинейной траектории, едва не косн.тся анода и возвратится на катод, как на рис 3в. Криволинейная траектория в этом случае напоминает окружность, радиус которой для электрона вблизи анода приблизительно равен половине радиуса анода

(5)

где значение скорости в соответствии с формулой (2) равно

(6)

Анодный ток при этом прекращается.

Таким образом, если известна индукция критического магнитного поля при определенном анодном напряжении, то из формул (5) и (6) можно рассчитать удельный заряд электрона

(7)

При дальнейшем увеличении магнитного поля электроны, двигаясь по криволинейным замкнутым траекториям, удаляются от катода на меньшие расстояния и не долетают до анода, как показано на рис. 3г.

Для определения удельного заряда электрона по формуле (7) нужно, задавая величину анодного напряжения, найти значение индукции критического магнитного поля, при котором анодный ток уменьшается до нуля. В данной работе измеряется ток соленоида. Индукция магнитного поля соленоида связана с силой тока соотношением

(8)

где N-число витков, l-длина соленоида. В результате расчетная формула для удельного заряда электрона принимает вид:

(9)

Теоретическая зависимость анодного тока от силы тока в соленоиде для идеального магнетрона приведена на рис.4 (штриховая линия). Здесь же сплошной линией изображена реальная зависимость. Пологий спад анодного тока обусловлен следующими причинами: влиянием краевых эффектов, неоднородностью магнитного поля, некоаксиальностью электродов, падением напряжения вдоль катода, разбросом по скоростям эмиттированных электронов и т.д. Разумно предположить, что критическое значение тока соответствует максимальной скорости изменения анодного тока.

Для нахождения этой величины нужно построить график зависимости производной анодного тока по току соленоида IaIc от тока соленоида Ic

Максимум постороенной функции соответствует критической силе тока в соленоиде (рис.5).

3. Описание лабораторной установки

магнитный электрон магнетрон ток

Установка состоит из магнетрона, представляющего собой соленоид с помещенной внутри радиолампой. Конструктивно анод лампы имеет форму цилиндра, вдоль оси которого расположена нить накала, являющаяся катодом.

Электрическая схема установки приведена на рис. 6.

Соленоид подключается к источнику постоянного напряжения , а ток соленоида фиксируется амперметром. Справа изображены источник напряжения и приборы, регистрирующие параметры анодной цепи.

Размещено на Allbest.ru


Скачать работу можно здесь Скачать работу "Определение удельного заряда электрона методом магнетрона" можно здесь
Сколько стоит?

Рекомендуем!

база знанийглобальная сеть рефератов