МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Экспериментальная установка

2.1.1. В состав экспериментальной установки входят:

- универсальная монтажная панель БГННП,

- миниблок «Магнетрон»,

- блок мультиметров,

- соединительные провода со штекерами.

2.1.2. Конструктивно миниблок «Магнетрон» выполнен так, что при изменении тока в катушке соленоида создаваемое им магнитное поле в пространстве между анодом и катодом лампового диода приводит к изменению анодного тока в лампе. Поэтому для определения удельного заряда электрона необходимо получить экспериментальную зависимость анодного тока через лампу от тока в катушке соленоида при постоянной разности потенциалов между анодом и катодом (см. принципиальную схему магнетрона рис. 4).

2.2. Порядок выполнения

2.2.1. Установите миниблок «Магнетрон» в монтажные гнезда на универсальной монтажной панели БГННП.

2.2.2. С помощью соединительных проводов со штекерами соедините элементы электрической схемы по сплошным линиям согласно рис.3.

2.2.3. Ручкой переключения рода работ переведите мультиметры А1 и А2 в режимы измерения постоянного тока, установив пределы измерений

«200 мА» на А1 и «2 мА» на А2.

2.2.4. Выведите ручку регулировки напряжения на катушке соленоида (рис.3) против часовой стрелки до упора, с помощью разьёмов в верхней части стойки присоедините блоки установки к сети ~ 220 В.

2.2.5. Включите тумблеры «Сеть» на передней стороне универсальной монтажной панели БГННП и на блоке мультиметров. Включите мультиметры, нажав красные кнопки питания на их корпусах до появления показаний на дисплеях.

2.2.6. Установите ручкой регулировки напряжения на катушке соленоида (рис.3) величину тока в катушке Iс = (140 ± 1) мА по мультиметру А1, снимите показания анодного тока Iа по мультиметру А2.

2.2.7. Последовательно увеличивая ток в соленоиде с шагом 5мА до максимального значения, занесите полученные значения анодного тока (с точностью до сотых) в таблицу 1. В строку I_c таблицы вписывайте фактические значения, устанавливаемые на мультиметре А2 с учётом заданных пределов.

Таблица 1

Рис.3

2.2.8. Отсоедините от универсальной панели блока БГННП соединительные провода мультиметра А2(V), в освободившиеся гнёзда панели вставьте соединительную перемычку. Отсоединённые провода мультиметра

А2(V) присоедините между анодом и катодом, как показано на рис.3 пунктирными линиями (вход «СОМ» к катоду лампы, т.е. к гнезду «-15В», вход «V» - непосредственно к аноду лампы),а мультиметрА2(V) переведите в режимизмерения постоянного напряжения с пределом «200 В».

2.2.9. Запишите в протокол значение напряжения U_a между анодом и катодом лампы по мультиметру А2(V). Вращая ручку регулировки напряжения на катушке соленоида (рис.3), убедитесь, что величина тока в соленоиде (по мультиметру А1) не влияет на анодное напряжение лампового диода (по мультиметру А2(V).

2.2.10. Выключите мультиметры, нажав красные кнопки питания на их корпусах. Выключите тумблеры «Сеть» на универсальной монтажной панели БГННП и на блоке мультиметров, отключите панель от сети ~ 220 В.

2.3. Обработка результатов измерений

2.3.1. По данным из табл.1 на миллиметровой бумаге формата А4 постройте график зависимости ,при этом ось абсцисс (I_c) расположите по короткой стороне формата. Масштабы по обеим осям примите такими, чтобы максимально использовать площадь формата, при оцифровке осей не начинайте её с нулей. Кривую проведите плавно по средним значениям.

2.3.2. Определите по графику значение критического тока I_kp в соленоиде как среднее значение на наиболее крутом прямолинейном участке кривой между двумя точками перегиба.

2.3.3. Рассчитайте значение критической индукции по формуле (26) и значение удельного заряда электрона по формуле (27).

2.3.4. Рассчитайте величины погрешностей косвенных измерений Δ(Вкр) и Δ( ), исходя из формул (26), (27) и приняв следующие условия:

- погрешность округления ΔU_окр = 0 (снятие показаний по цифровому прибору), диапазон округления при определении I_kp h_I=1мА (при рекомендованном масштабе графика по оси I_c 1 мА/мм);

- приборные погрешности ΔU_np = 0,3 B, ΔI_np = 0,03 мА (2/3 от половины последней значащей цифры показаний на мультиметрах при отсутствии данных об их классах);

- погрешности для L и R даны;

- общий порядок расчёта погрешностей смотрите в методическом пособии № 100, величину доверительной вероятности принять равной 0,95.