Описание лабораторной установки. – лабораторный модуль – 1 шт.

Состав работы:

– лабораторный модуль – 1 шт.

– источник питания типа «Марс» – 2 шт.

– микромультиметр типа «MY-67» – 2 шт.

Параметры работы:

– число витков на единицу длины соленоида U = 2500 в/м;

– вакуумный диод типа 3Ц18П, диаметр анода d = 10 мм;

– напряжение диода U _н = 3.15 В;

– анодное напряжение, U _а = 3 – 5 В;

– длина анода .

Примечание: белый провод от лабораторного модуля подключается к источнику со знаком «+».

Принципиальная схема установки приведена на рис. 22. Основные элементы находятся в лабораторном модуле. Источниками ЭДС служат два источника стабилизированного питания – ИП-1 с ЭДС и ИП-2 с ЭДС типа «Марс», подключаемые к модулю. Величину ЭДС показывают стрелочные вольтметры, расположенные на лицевых панелях источников. С помощью источника создаётся разность потенциалов между катодом и анодом, а источник необходим для возбуждения тока в соленоиде, создающем магнитное поле.

Рис. 22. Схема установки

Рис. 23. Электрическая схема лабораторного модуля

На передней панели модуля (рис. 23) имеется изображение схемы лабораторной работы, а также расположены гнёзда «PA1» и «РА2» для подключения амперметров, в качестве которых используются мультиметры. Объектом исследования служит магнетрон: соленоид, внутри которого расположена электронная лампа – вакуумный диод с соосными цилиндрическими электродами.

Выполнение работы

5.4.1. Определение e/m методом отклонения электронов в магнитном поле

1. Присоединить кабель с розеткой от блока коммутации к вилке на задней панели модуля.

2. Подключить к сети источники питания ИП-1 и ИП-2.

3. Подсоединить к гнездам «РА1» в цепи соленоида мультиметр, установив на нем диапазон измерения тока 10 А.

4. Подсоединить к гнездам «РА2» в анодной цепи лампы мультиметр, установив на нем диапазон измерения тока 2 мА.

5. Тумблером «Т» включить накал катода.

6. Установить на источнике ИП-2 напряжение .

7. Изменяя ЭДС источника ИП-1 в интервале 1 – 15 В с шагом в 1 В, снять зависимость .

8. Установив напряжение источника ИП-2 , проделать те же измерения, что и в п. 7. Результаты измерений занести в табл. 8.

9. Построить зависимость для двух значений ускоряющего напряжения и определить графически значения критических токов I ₀₁ и I ₀₂.

10. По формуле (5.1) рассчитать отношение e / m для двух значений U _а1 и U _а2 и найти его среднее значение.

11. Сравнить полученное значение e / m с табличными данными.

12. Рассчитать абсолютную и относительную погрешности опыта.

Таблица 8. Данные анодного тока и тока в соленоиде

, В
№	I а, мА	I с, А	I а, мА	I с, А
…

5.4.2. Определение e/m из вольтамперной характеристики вакуумного диода

В опыте используется та же самая установка, что и в опыте 5.4.1, но отсутствует источник питания ИП-1. Вследствие этого магнитное поле в диоде отсутствует, тогда электроны движутся лишь под действием электрического поля.

Можно показать, что при не очень больших напряжениях U существует прямая пропорциональность между I _а и (рис. 24). В этом интервале для некоторого произвольного значения U ^* можно определить по графику соответствующее значение . Можно показать также, что значение e / m может быть рассчитано как

,

(5.3)

где l – длины катода и анода.

Рис. 24. Зависимость анодного тока от напряжения в лампе накаливания.

Работа выполняется в следующем порядке:

1. Присоединить кабель с розеткой от блока коммутации к вилке на задней панели модуля.

2. Подключить к сети источник питания ИП-2 и блок коммутации.

3. Подсоединить к гнездам «РА2» в анодной цепи лампы мультиметр, установив на нем диапазон измерения тока 2 мА.

4. Тумблером «Т» включить накал катода.

5. Изменяя значение анодного напряжения от 1 до 15 В через 1 В, снять вольтамперную характеристику диода .

6. Результаты измерений записать в табл. 9.

7. Построить вольтамперную характеристику вакуумного диода в виде графика .

8. Выделить участок вольтамперной характеристики, на котором приблизительно выполняется закон (см. рис. 24).

9. Из вольтамперной характеристики определить в выделенном интервале значения и .

10. По формуле (5.3) рассчитать отношение e / m.

11. Результаты вычислений записать в табл. 9.

12. Сравнить полученное значение e / m с табличными данными.

13. Рассчитать абсолютную и относительную погрешности опыта.

Таблица 9. Определение удельного заряда электрона

U а, В	I а, мА	, В	, мА	e / m
…

Контрольные вопросы

1. Сформулировать правило левой руки для определения направления силы Лоренца.

2. Какими свойствами обладают линии магнитной индукции?

3. Как определяется направление силы, действующей на заряд в электрическом поле?

4. Какой физический смысл имеет критическое значение магнитной индукции В _кр?

5. Как определяется направление силы, действующей на заряд, движущийся в скрещенных электрическом и магнитном полях?

6. Принцип работы вакуумного диода.

7. Вывести формулы (5.1) и (5.3) используя физические представления движения электрона в магнетроне.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: