Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА К ЕГО МАССЕ МЕТОДОМ МАГНЕТРОНА.
ЦЕЛЬ: измерение удельного заряда электрона (e/m) методом магнетрона.
ОБОРУДОВАНИЕ: кассета ФПЭ – 03,содержащая магнетрон, соленоид и элементы сопряжения с ЭВМ.
Введение
На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила, которую называют магнитной.
Направлена эта сила перпендикулярно плоскости, в которой лежат векторы V и В.
Траектория движения заряженной частицы в магнитном поле определяется конфигурацией магнитного поля, ориентацией вектора скорости и отношением заряда частицы к её массе.
Если имеются одновременно электрическое и магнитное поля, то сита, действующая на заряженную частицу, называется силой Лоренца.
Метод измерения
Существуют различные методы определения отношения е/m, в основе которых лежат результаты исследования движения электрона в электрическом и магнитном полях. Один из них — метод магнетрона. Называется он так потому, что конфигурация полей в нем напоминает конфигурацию полей в магнетронах — генераторах электромагнитных колебаний сверхвысоких частот. Сущность метода состоит в следующем: специальная двухэлектродная лампа, электроды которой представляют собой коаксиальные цилиндры, помещается внутри соленоида так, что ось лампы совпадает с осью соленоида. Электроны, вылетающие из катода лампы, при отсутствии тока в соленоиде движутся радиально к аноду. При отключении тока к соленоиду в лампе создается магнитное поле, параллельное оси лампы, и на электроны начинает действовать магнитная сила.
Под действием этой силы, направленной в каждый момент времени перпендикулярно вектору скорости, траектория электронов искривляется. При определенном соотношении между скоростью электрона и индукцией магнитного поля электроны перестают поступать на анод, и ток в лампе прекращается.
Рассмотрим подробнее движение электронов в лампе при наличии магнитного поля. Для описания этого движения воспользуемся цилиндрической системой координат (рис.1), в которой положение электрона определяется расстоянием его от оси лампы г, полярным углом (р и смещением вдоль оси Z. Электрическое поле, имеющее только >V радиальную компоненту, действует на электрон с силой, j, направленной по радиусу от катода к аноду. Магнитная сила, V действующая на электрон, не имеет составляющей, параллельной оси z. Поэтому электрон, вылетевший из катода без начальной -♦•скорости (начальные скорости электронов, определяемые г температурой катода, много меньше скоростей, приобретаемых ими при движении в электрическом поле лампы), движется в плоскости, перпендикулярной оси z.
Момент импульса L электрона относительно оси z.
Ссылка на первоисточник:
https://e-queo.com/
