Главная | Обратная связь

Набір та верстка: С.А. Омелянчук

Методичні вказівки до лабораторних робіт з фізики (атомна і ядерна фізика, фізика твердого тіла) /Укл. В.Ю.Алексюк, В.А.Салогуб, А.А.Хоменко, В.А.Рудніцький – Житомир: ЖДТУ, 2004. – 93 с.

 

В методичному посібнику описані лабораторні роботи заключного розділу курсу загальної фізики. Постановку лабораторних робіт та підготовку відповідних методичних розробок здійснили викладачі, які працюють чи працювали раніше на кафедрі фізики та хімії: І.М. Онищук (№58), В.А.Салогуб (№50-А), Л.П. Сокур (№54, №60, №63), А.А. Хоменко (№50, №51, №52, № 53, №55, №61, №62), В.А. Рудніцький (лаб. роб. №№52, 53, 54, 59, 60, 65) при активній участі завідуючих лабораторіями А.Н. Дідківського та В.В.Андрієвського.

Підготовка до виконання лабораторних робіт передбачає вивчення відповідних розділів теоретичного курсу, ознайомлення з обладнанням і порядком виконання роботи. Проводячи певний фізичний експеримент, студент повинен знати відповіді на поставлені контрольні питання, які за вказівкою викладача можуть бути подані в усній чи письмовій формі.

Письмовий звіт про виконану роботу закінчується розв’язком задачі, номер якої вибирається з наведеної таблиці, а зміст – в кінці методичної розробки.

При підготовці до випуску зроблено коригування текстів методичних вказівок:

В.Ю.Алексюк (лаб. роб. №№55, 56, 61, 62, 64)

В.А.Салогуб (лаб. роб. №№50, 50А, 51, 57, 63)

А.А.Хоменко (лаб. роб. №№52, 53, 54, 59, 60)

В.А. Рудніцький (лаб. роб. №№52, 53, 54, 59, 60, 65)

 

Для кожної лабораторної роботи в кінці тексту вказано необхідну літературу, список якої наведено в додатках.

 

Укладачі: В.Ю. Алексюк (лаб. роб. №№55, 56, 61, 62, 64)

В.А. Салогуб (лаб. роб. №№50, 50А, 51, 57, 63)

А.А. Хоменко (лаб. роб. №№52, 53, 54, 59, 60)

В.А. Рудніцкий (лаб. роб. №№52, 53, 54, 59, 60, 65)

Редактор: П.П.Москвін

Набір та верстка: С.А. Омелянчук

Лабораторна робота №50

ВИЗНАЧЕННЯ ВІДНОШЕННЯ ЗАРЯДУ ЕЛЕКТРОНА ДО ЙОГО МАСИ МЕТОДОМ МАГНЕТРОНА

 

Мета роботи: вивчити один із методів вимірювання питомого заряду електрона та отримати числові результати.

Обладнання: лампа 2Н2С, соленоїд, міліамперметр, амперметр, вольтметр, джерело живлення.

 

Траєкторія руху електрона в магнітному і електричному полях залежить від відношення його заряду до маси та конфігурації полів. Якщо конфігурація полів і траєкторія електрона відомі, то можна знайти відношення . В даній роботі досліджується рух електрона в постійному однорідному магнітному полі.

Суть методу в тому, що електронна лампа з коаксіальними циліндричними катодом 2 і анодом 1 (рис.1) вміщується в майже однорідне магнітне поле напруженістю , яке створене соленоїдом так, щоб напрямок напруженості магнітного поля співпадав з віссю симетрії лампи.

Електричну схему установки зображено на рис.2.

Рис.1	Рис.2

 

Електрони, що вилетіли з катода при відсутності магнітного поля рухаються до анода А по радіусах (рис.3, а). При наявності магнітного поля (через соленоїд проходить постійний струм) на електрон діє сила Лоренца, яка змінює напрям його руху. Електрони рухаються по кривій, яка починається на катоді і закінчується на аноді (рис. 3, б).

Якщо силу струму в соленоїді збільшити, то зросте напруженість магнітного поля і кривизна траєкторії. При деякому значенні напруженості кривизна траєкторії зросте настільки, що електрони не досягнуть анода, і струм через діод різко зменшиться. Значення напруженості магнітного поля, при якому це станеться, називають критичним.

Знаючи радіуси циліндричних анода і катода лампи, параметри соленоїда та значення прикладеної анодної напруги, можна знайти питомий заряд електрона

,

 

а) б) в)   Рис.3

 

де – анодна напруга на лампі, – критична напруженість магнітного поля, і – радіуси, відповідно, анода і катода.

Знайшовши дослідним шляхом при заданому , можна вирахувати значення . Особливістю роботи є те, що немає необхідності вивчати траєкторію електрона. Змінюючи (при заданому ), підбирають траєкторію, при якій електрони всупереч дії електричного поля не потрапляють на анод лампи. Дослід зводиться до зняття залежності анодного струму від сили струму в соленоїді (рис. 4, а)

Середина ділянки різкого спаду анодного струму визначає критичне значення струму в соленоїді, що відповідає критичним умовам роботи магнетрона. Значення вираховуємо з співвідношення , де – кількість витків на одиницю довжини соленоїда.

 

Рис. 4, а.