Elektrono specifinio krūvio matavimas

32. ELEKTRONO SPECIFINIO KRŪVIO NUSTATYMAS ( Bušo metodu ) Darbo užduotis. Panaudojant elektronų judėjimą ašinės simetrijos magnetiniame lauke, nustatomas elektrono specifinis krūvis. Teorinio pasirengimo klausimai. Dalelės specifinio krūvio sąvoka. Lorenco jėga. Dalelės judėjimas veikiant Lorenco jėgai. Teorinė dalis. „Elementarios” elektringos dalelės elektros krūvio e santykis su jo mase m (e/m) vadinamas dalelės specifiniu krūviu. Darbe elektroninis spindulys gaunamas standartiniame katodiniame vamzdyje. Kai jo elektroninės patrankos greitinanti įtampa U, tai ją pralėkus elektronui, lauko atliktas darbas lygus įgytai kinetinei energijai . Iš čia įgytas greitis . (1) Greičiu judantis elektronas kuria magnetinį lauką, todėl išorinis indukcijos magnetinis laukas jį veikia Lorenco jėga (2) Ši jėga yra statmena per vektorius išbrėžtai plokštumai. Būdama statmena vektoriui , ji keičia tik elektrono judėjimo kryptį, nekeisdama greičio modulio. Kai greičio vektorius su vienalyčio lauko indukcijos vektoriumi sudaro kampą α (1 pav.), tai pirmąjį išskaidome į komponentes . Komponentė yra statmena vektoriui ir jos modulis . Dėl šio judėjimo, elektroną veikianti Lorenco jėga (3) yra įcentrinė jėga , (4) ir jis juda spindulio R apskrita trajektorija. Iš (1) ir (2) (5) Elektrono linijinį greitį su periodu T sieja lygtis . Iš čia . (6) Dėl greičio komponentės (), elektronas dar tolygiai slenka išilgai magnetinės indukcijos linijų. Šių dviejų vienalaikių judėjimų atstojamoji trajektorija - sraigtinė linija (1 pav.). Jos žingsnis . (7) Kai kampas  mažas, cos  1 ir žingsnis nuo  nepriklauso. Taigi elektronai išlėkę iš vieno taško mažais kampais atžvilgiu pralėkę nuotolį h sufokusuojami viename taške. Taip išilginį magnetinį lauką elektroniniame vamzdyje panaudosime sufokusuoti elektronus. Šiame darbe parenkama tokia magnetinės indukcijos B vertė, kad trajektorijos žingsnis tenkintų sąlygą ; (8) čia L  nuotolis nuo elektronų pabūklo iki vamzdžio ekrano. Tuomet elektronų pluoštelis bus sufokusuotas ekrane į ryškią nedidelę dėmelę. Iš (3), (7) ir (8) gauname ; (9) čia cos  1. Formulėje figūruojanti trumpo solenoido magnetinė indukcija apskaičiuojama taip: ; (10) čia s  solenoido ilgis, N  vijų skaičius, r  vidutinis solenoido vijų spindulys, 0 = 4107 H/m  magnetinė konstanta, I  solenoidu tekančios srovės stiprumas. Darbe reikalingos aparatūros konstantos L, N, s bei r yra duotos. Darbo aprašymas. Darbo aparatūrą sudaro elektroninis oscilografas, kurio elektroninis vamzdis 1 (2 pav.) yra išimtas ir įtvirtintas solenoide 2. Solenoidas maitinamas nuolatinės reguliuojamos srovės šaltiniu 3. Srovės stiprumas nustatomas ir atskaitomas šio šaltinio valdymo skydelio prietaisais. Įkaitęs katodas 4 spinduliuoja elektronus, juos pagreitina tarp katodo ir anodo 5 sudaryta greitinanti įtampa U, kurią matuojame voltmetru 6. Prie kreipiamųjų plokštelių 7 prijungta skleidžiančioji (pjūklinė) įtampa, dėl to, kol solenoidu srovė neteka, ekrane matoma horizontali šviesi atkarpa. Oscilografas maitinamas iš maitinimo šaltinio 8. 1. Įjungiame oscilografą. Jo vamzdžio ekrane gauname šviesią atkarpą, neilgesnę už 1/3 ekrano pločio, ir užrašome elektronus greitinančią (anodinę) įtampą U. 2. Įjungiame solenoido srovės šaltinį, palaipsniui didiname jos stiprumą tol, kol elektroninio spindulio pėdsakas labiausiai susiglaudžia, ir užrašome I1 vertę. Tai pirmasis elektronų spindulio sufokusavimo atvejis  tuomet jų trajektorijos žingsnis h = L, t.y. n = 1. Toliau tolydžiai didindami srovės stiprumą iki I2 , gauname antrąjį sufokusavimo atvejį (n = 2) ir t.t. Kiekvieną kartą užrašome atitinkamas srovės stiprumo Ii vertes. 3. Kiekvienai srovės stiprumo Ii vertei, apskaičiuojame magnetinės indukcijos Bi ir atitinkamą vertę. Apskaičiuojame vidutinę dydžio vertę. Matavimo ir skaičiavimų rezultatus surašome į lentelę. L = S = 8,510-2 m ; r = 4,010-2 m ; N = 530 vijų Ui , V Ii , A Bi , T (e/m)i , C/kg , C/kg Kontroliniai klausimai 1. Kam lygus elektroninės patrankos pagreitintų elektronų greitis ? 2. Kodėl tik judantį elektroną veikia magnetinis laukas ? 3. Paaiškinkite Lorenco jėgos didumą, kryptį ir įtaką elektrono (krūvininko) judėjimui. 4. Kaip magnetiniame lauke juda elektronas, kai vektoriai sudaro smailą kampą ? 5. Kada išilginis magnetinis laukas fokusuoja elektronus ? 6. Kokiais atvejais matuojame keletą kartų ir kodėl skaičiuojame aritmetinį vidurkį ?

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!