Отчет по лабораторной работе

| Категория реферата: Рефераты по физике
| Теги реферата: бесплатные рефераты скачать, механизм реферат
| Добавил(а) на сайт: Делов.

Сумма токов, охватываемых контуром, равна
|[pic], |(12) |

где IC - сила тока в соленоиде, N - число витков, охватываемых контуром.
Подставляя (11) и (12) в (9), получим:
|[pic]. |(13) |

Таким образом, индукция магнитного поля бесконечно длинного соленоида, равна:
|[pic], |(14) |

где n - число витков на единицу длины соленоида.
Диод представляет собой высоковакуумный баллон Б с двумя впаянными в него электродами - анодом А и катодом К. Анод имеет форму цилиндра радиуса rA .
Катод представляет собою полый цилиндр радиуса rС , по оси которого расположена вольфрамовая нить - нить накала.

Раскаленный катод испускает термоэлектроны, образующие вокруг катода электронное облако. При создании между анодом и катодом разности потенциалов UA (анодное напряжение), электроны начинают перемещаться от катода к аноду вдоль радиусов, и во внешней цепи лампы возникает анодный ток IA , величина которого зависит от приложенного анодного напряжения. Чем больше анодное напряжение, тем больше электронов в единицу времени достигают анода, следовательно, тем больше анодный ток. При некотором значении анодного напряжения все электроны, вырванные с поверхности металла в результате термоэлектронной эмиссии, достигают анода и при дальнейшем увеличинии UA ток не увеличивается, т.е. достигает насыщения..

На электрон в электрическом поле, создаваемым между катодом и анодом, действует сила еЕ. Здесь Е - напряженность поля между катодом и анодом
(поле цилиндрического конденсатора):
|[pic]. |(15) |

Разность потенциалов между катодом радиуса r0 и анодом радиуса rА равна:
|[pic]. |(16) |

Отсюда находим постоянную С:
|[pic]. |(17) |

Таким образом , уравнение движения электрона (второй закон Ньютона) в электрическом поле , создаваемом между катодом и анодом, можно представить в виде:
|[pic]. |(18) |

Значение времени пролета электрона от катода к аноду дает решение уравнения
(18):
|[pic]. |(19) |

Для определения удельного заряда электрона магнетрон помещают в поле соленоида так, что лампа находится в центре соленоида, где поле однородно
(Рис.5). Магнитное поле соленоида перпендикулярно плоскости, в которой движутся к аноду электроны, вырванные с катода.

В магнетроне на каждый электрон, движущийся в лампе по радиусу от катода к аноду, со стороны магнитного поля соленоида действует сила Лоренца, определяемая по формуле (2). Так как электроны движутся радиально, а магнитное поле соленоида направлено по оси лампы, то угол между [pic]и
[pic]равен 900 и сила Лоренца, действующая на движущийся электрон, перпендикулярна [pic]и [pic]. Величина силы Лоренца равна:
|[pic]. |(20) |

Под действием силы Лоренца электроны движутся по криволинейным траекториям, форма которых близка к дуге окружности . С увеличением индукции магнитного поля соленоида (силы тока в соленоиде) радиус траектории уменьшается (см. формулу (6). На рис. 6 показаны траектории движения электронов при различных значениях индукции магнитного поля. Здесь представлены траектории трех электронов, вылетающих с поверхности катода с различными скоростями.
Обратите внимания, что при малых полях все электроны попадают на анод и поэтому анодный ток остается неизменным при увеличении магнитного поля (см. рис 7). При некотором поле уже не все электроны попадают на анод и поэтому анодный ток уменьшается. Когда ни один электрон не попадает на анод, ток в анодной части цепи прекращается.
|[pic] |

Рис. 6
Рассмотрим идеальный случай, когда скорости всех вылетивших с поверхности катода электронов равны. При некотором значении тока в соленоиде радиус окружности R становится равным половине расстояния между катодом и анодом rА/2. Такой режим работы лампы называется критическим. При этом по соленоиду течет критический ток Iкр , которому соответствует критическое поле В = Вкр.
При В > Вкр электроны перестают попадать на анод и анодный ток уменьшается скачком ( кривая I на рис. 7).

[pic]

Рис. 7
При выполнении условия В = Вкр время пролета электрона от катода к аноду, определеляемое формулой (19), равно полупериоду вращения электрона по окружности. Период определяется по формуле (7). Таким образом:
|[pic]. |(21) |

Отсюда находим удельный заряд электрона:
|[pic]. |(22) |

Эту формулу можно представить в другом виде:
|[pic]. |(23) |

где k - постоянная установки, зависящая от конструкции лампы. Значение постоянной k и числа витков n соленоида на единицу длины указаны в паспорте установки.
В реальном магнетроне, вследствие некоторого разброса скоростей электронов и нарушения соостности катода и магнитного поля, анодный ток уменьшается не скачком (кривая 2 на рис. 7). Значение силы тока соленоида в точке перегиба кривой и будет критическим током. Для нахождения Iкр надо построить график зависимости производной [pic](точнее [pic]) от тока в соленоиде IC и по положению максимума оределить критический ток соленоида.

[pic]

Рис. 8

В работе используется электрическая схема, представленная на рис.9. Она состоит из двух цепей: а) - цепь соленоида, б) - цепь диода.
В цепи соленоида реостаты R1 и R2 служат для изменения силы тока IС , протекающего через соленоид L. Сила тока IС измеряется с помощью амперметра
А. Наряжение в цепи соленоида UС подается с источника питания ИП.

[pic]

Рис. 9
В цепи диода источник питания ИП служит для подачи анодного напряжения UА на лампу и напряжения UN на нить накала лампы. Анодное напряжение UА измеряется с помощью вольтметра V . Сила тока IА в анодной части цепи измеряется с помощью миллиамперметра mA. Анодное напряжение регулируется с помощью ползунка, вмонтированного в источник питания.

1. Основная расчетная формула для определения удельного заряда электрона :