Описание метода измерения и экспериментальной установки
Для определения удельного заряда электрона в работе используется вакуумный диод, катодом которого служит тонкая нить, расположенная вдоль оси цилиндрического анода. Диод помещается в центре длинного соленоида таким образом, чтобы индукция магнитного поля соленоида была параллельна катоду (рис.5). Этим достигается перпендикулярность индукции магнитного поля соленоида и напряженности электрического поля между катодом и анодом диода. Рис.5 Рис.6 Схема питания соленоида показана на рис.6. Магнитное поле соленоида сосредоточено внутри него и является однородным. Индукция магнитного поля соленоида направлена вдоль оси соленоида и по величине равна B = (11) где μ0=4 π 10-7 -- магнитная постоянная; JC -- сила тока в соленоиде; N – число витков; l – длина соленоида. Схема включения диода приведена на рис.7. Рис.7 В отсутствие магнитного поля (ток через соленоид равен нулю) при фиксированных напряжении между катодом и анодом Uа и напряжении накала диода Uн электроны движутся радиально от катода к аноду (рис.8а). При прохождении тока по обмотке соленоида внутри диода возникает магнитное поле, и траектории электронов начинают искривляться (рис.8б). При увеличении индукции магнитного поля до некоторого критического значения Вкр электроны не будут достигать поверхности анода, и ток через лампу спадёт практически до нуля (рис.8в). При В=Вкр траектории электронов касаются поверхности анода и, следовательно, радиус кривизны траектории в точке касания равен половине радиуса анода Ra (12) Рис.8 В действительности электроны движутся не по окружности, а по более сложной кривой переменной кривизны. При В >Вкр средний радиус кривизны траектории электронов будет уменьшаться (рис.8г). Экспериментальное определение Вкр составляет основу данного метода. Оно позволяет рассчитать удельный заряд электрона. При движении электрона от катода к аноду работа электрического поля qUа идет на увеличение кинетической энергии электрона (предполагается, что электроны покидают катод с нулевой начальной скоростью), т.е. qUа = (13) Из формул (4), (12), (13) получаем выражение для вычисления удельного заряда электрона , (14) где Вкр – критическое значение индукции магнитного поля. Приведенный вывод и формула (14) справедливы, если радиус катода много меньше радиуса анода.
Погрешность метода Сбросовые характеристики, снимаемые при выполнении работы, имеют существенно более пологий спад, чем кривая, изображенная на рис.8. Основной вклад в погрешность определения значения удельного заряда электрона вносит неопределенность в выборе Jкр по сбросовой характеристике. Относительная погрешность εJ кр может составлять от нескольких до десятков процентов. Поэтому точная оценка погрешности величины удельного заряда, рассчитанной по формуле (14) не производится.
Популярное: Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (251)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |