Порядок выполнения работы. 1. Подать напряжение на установку, включив источник ИП.

1. Подать напряжение на установку, включив источник ИП.

2. Установить анодное напряжение U_a=50 В по вольтметру ИП.

3. Изменяя ток в соленоиде от минимального (начального) значения до максимального через 0.1 А при постоянном анодном напряжении, снять сбросовую характеристику, то есть зависимость анодного тока I_a от тока в соленоиде I_cол. (рис. 17.8). Значения анодного тока I_a, определяемые по прибору РА, и значения тока в соленоиде I_cол., определяемые по показаниям амперметра ИП, занести в табл. 17.1.

Таблица 17.1

4. Повторить пункты 2 и 3 при двух других значениях анодного напряжения (100 В и 120 В). Результаты измерений занести в табл. 17.1.

5. Для каждого значения анодного напряжения построить сбросовую характеристику, откладывая по оси ординат значения анодного тока, а по оси абсцисс - значения тока в соленоиде. Для нахождения критического значения тока в соленоиде I_кр. провести до взаимного пересечения касательную к точке перегиба сбросовой характеристики (на участке до спада) и прямую, соответствующую изменению минимальных значений анодного тока (как показано на рис. 17.8). Занести полученные значения I_кр. в табл. 17.2.

6. Индукция магнитного поля соленоида, длина L которого соизмерима с диаметром D:

, (17.13)

где Гн/м – магнитная постоянная; – число витков соленоида на единицу его длины. Для каждого критического значения тока в соленоиде рассчитать по формуле (17.13) индукцию магнитного поля. Длина соленоида L=167 мм; диаметр намотки D=85 мм; число витков соленоида N=2700.

7. Вычислить удельный заряд электрона e/m по формуле (17.12) для каждого значения критического поля в соленоиде и определить его среднее значение (e/m)_ср. Радиус анода r_a=1 мм; радиус катода r_к=0.1 мм.

8. Вычислить погрешность полученной величины (e/m).

9. Сравнить полученное в эксперименте значение удельного заряда электрона с табличным.

10. Сделать выводы.

Таблица 17.2

Установка № 2 (старая)

Приборы и оборудование: ис­точ­ник пи­та­ния, лам­па 6Е5С, соленоид, амперметр, двой­ной ключ, вольт­метр, рео­стат, пе­ре­мен­ное со­про­тив­ле­ние.

Рис. 17.9.

При определении удельного заряда электрона на данной установке критическое значение тока соленоида I_кроп­ре­де­ля­ет­ся пу­тем ви­зу­аль­но­го наблюде­ния све­че­ния ин­ди­ка­то­ра 6Е5С при из­ме­няю­щем­ся то­ке че­рез со­ле­но­ид. На рис. 17.9 по­ка­за­но с­хе­ма­ти­че­ское уст­рой­ст­во ин­ди­ка­то­ра 6Е5С, ко­торый со­сто­ит из ка­то­да 1 и эк­ра­на-ано­да 2. Эк­ран-анод вы­пол­нен в ви­де усе­чен­но­го сни­зу ко­ну­са. На внутреннюю по­верх­ность ко­ну­са на­не­се­но ве­ще­ст­во, ко­то­рое све­тит­ся под дей­ст­ви­ем элек­трон­ной бом­бар­ди­ров­ки зе­ле­ным све­том. Ко­гда ток в со­ле­нои­де от­сут­ст­ву­ет, элек­тро­ны дви­жут­ся от ка­то­да к ано­ду по пря­мым ли­ни­ям и све­тит­ся весь эк­ран рав­но­мер­но. С уве­ли­че­ни­ем то­ка в соленои­де уве­ли­чи­ва­ет­ся си­ла Ло­рен­ца, дей­ст­вую­щая на элек­тро­ны, и на эк­ра­не ин­ди­ка­то­ра на­блю­да­ет­ся ис­крив­ле­ние тра­ек­то­рии элек­тро­нов. При дос­ти­же­нии кри­ти­че­ско­го зна­че­ния то­ка в со­ле­нои­де I_кр элек­тро­ны на­чи­на­ют не до­ле­тать до эк­ра­на в его наи­бо­лее уда­лен­ной от ка­то­да час­ти, и эта об­ласть эк­ра­на пре­кра­ща­ет све­тить­ся. Об­ра­зу­ет­ся тем­ная (не­све­тя­щая­ся) ок­руж­ность ме­ж­ду кра­ем эк­ра­на и све­тя­щим­ся по­лем эк­ра­на.

Ин­дук­цию маг­нит­но­го по­ля внут­ри со­ле­нои­да для данной установки мож­но рас­счи­тать по фор­му­ле:

, (17.14)

так как , где I – сила тока в соленоиде, N – число витков соленоида; L – его длина, К – ко­эф­фи­ци­ент, учитывающий отличие поля в короткой ка­туш­ке от по­ля в длин­ной.

Для данной установки r_к<<r_а, поэтому величина в формуле (17.12). очень мала и ею можно пренебречь. Тогда формула (17.12) примет вид:

. (17.15)

Рис. 17.10

Рис. 17.11

Рас­по­ло­же­ние при­бо­ров на па­нель­ном щит­ке представлено на рис.17.11: 1 – циф­ро­вой при­бор Щ4313 для из­ме­ре­ния напряже­ния U_а; 2 – циф­ро­вой при­бор Щ4313 для из­ме­ре­ния си­лы то­ка I_кр. в це­пи ка­туш­ки; 3 – ка­туш­ка с ин­ди­ка­то­ром 6Е5С; 4 и 5 – рукоятки по­тен­цио­мет­ров для из­ме­не­ния напряжения; 6 – тумб­лер вклю­че­ния ус­та­нов­ки в сеть; 7 – ин­ди­ка­тор вклю­че­ния ус­та­нов­ки в сеть.

Перед началом работы:

– на приборе Щ4313 (1) долж­ны быть на­жа­ты кнопки: "пит", "V", "500", осталь­ные от­жа­ты;

– на приборе Щ4313 (2) долж­ны быть на­жа­ты кноп­ки: "пит", "А", "5", остальные от­жа­ты;

– на потенциометрах рукоятки 4 и 5 долж­ны быть в край­нем ле­вом положении (про­тив ча­со­вой стрел­ки до упо­ра).