MĂSURAREA TAXEI SPECIFICE A ELECTRONULUI CU METODA DE MAGNETRON
Propunerea electronilor într-un magnetron
Scopul lucrării este de a determina sarcina specifică a unui electron prin metoda magnetron și de a estima eroarea în măsurarea sa.
Încărcarea specifică a unei particule este raportul sarcinii sale q la masa m. Cel mai simplu magnetron este un radiocomponent electronic (diodă) cu doi electrozi, format dintr-un anod cilindric și un catod situat pe axa sa (figura 1). Lampa este plasată într-un câmp magnetic omogen, orientat de-a lungul axei sale. În această lucrare, câmpul magnetic este creat de un solenoid (bobină). Inducerea câmpului magnetic se modifică datorită modificării curentului în solenoid.
Încărcarea specifică a electronului este estimată din dependența observată experimental a curentului anodic al diodelor de cupru de curentul din solenoid :. Un electron care se deplasează de la catod la anod este acționat de două forțe: unul din lateralul câmpului electric
celălalt - din partea câmpului magnetic - forța Lorentz
Primul este direcționat de-a lungul razei de la catod la anod, al doilea este perpendicular pe viteza și vectorii de inducție ai câmpului magnetic.
Fig.2. Influența câmpului magnetic asupra traiectoriei mișcării unui electron. (Vectorul este îndreptat spre cititor)
Figura 2 prezintă traiectoriile de electroni pentru diferite valori ale inducției câmpului magnetic. Deoarece câmpul de inducție al unei traiectorii de electroni din ce în ce curbe și la o anumită valoare critică a electronilor nu ajung la curent anodic de inducție anodic la acest punct scade brusc.
Fig.2. Influența câmpului magnetic asupra traiectoriei mișcării unui electron. (Vectorul este îndreptat spre cititor)
Dependența forței curentului anodic de inducția câmpului magnetic prezentată în fig.3 (a) și 3 (b) se numește caracteristica de descărcare a magnetronului. Graficul a) corespunde caracteristicilor ideale, b) - reale.
Figura 3. O vizualizare aproximativă a idealului (a) și a realității
(b) caracteristicile de descărcare a magnetronului
O caracteristică ideală ar fi obținută pentru vitezele identice ale electronilor într-un domeniu strict omogen. Terminarea reală a curentului anodic nu are loc brusc, dar fără probleme. Valoarea critică Bcr a inducției câmpului magnetic corespunde punctului de inflexiune al curbei.
Dacă raza catodului lămpii este mică în comparație cu raza anodului, electronul este accelerat în principal în spațiul din apropierea catodului, deoarece intensitatea câmpului electric diferă substanțial de la zero numai în vecinătatea catodului. Din această cauză, traiectoria de electroni este aproape de cerc, iar diametrul traiectoriei critice poate fi considerat egal cu raza anodului
2. Derivarea formulei de calcul
Forța care acționează asupra electronului din partea câmpului magnetic îi dă o accelerație normală. Conform celei de-a doua legi a lui Newton
Pe de altă parte, se știe că
unde este diferența de potențial dintre catod și anod.
Eliminând din (5) și (6) și folosind (3), obținem o formulă pentru sarcina specifică a unui electron
Câmpul magnetic al unui solenoid de lungime finită fără miez se calculează prin formula (a se vedea apendicele 1).
unde Гн / м - constanta magnetica; - numărul de rotații ale solenoidului; L este lungimea lui; D este diametrul; Ic este curentul în solenoid.
Formula pentru calcularea încărcăturii electronice ia forma finală
1. În ce caz este traiectoria unui electron care se deplasează într-un câmp magnetic omogen?
2. În ce condiții va fi traiectoria unui electron care se deplasează în câmpurile electrice și magnetice încrucișate?
3. particule încărcate a trecut de accelerare a diferenței de potențial U = 104 V și a zburat în unghi drept a traversat electric (E = 10 kV / m) și (= 0,10 B T) câmp magnetic. Găsiți sarcina specifică a unei particule dacă, deplasându-se perpendicular pe ambele câmpuri, particula nu are o abatere de la traiectoria rectilinie.
Fig. 4. Diagrama de instalare
4. Diagrama circuitului electric al instalației
lanț de instalații electrice (Figura 4) este format din două părți: un lanț solenoid (a) și un lanț de diode (B) în care: - un ampermetru pentru măsurarea intensității curentului în solenoid; - microammetru pentru măsurarea rezistenței curentului anodic; - voltmetru pentru măsurarea tensiunii anodice; P1 și P2 sunt regulatoare de curent și de tensiune.
5. Ordinul de executare a muncii
In laborator, fizic practic Departamentul de Fizică USTU montat magnetron prezentat în fotografia pe fișierul titlul acestei lucrări, folosind tubul de vid convențional (diode) este plasat într-un solenoid relativ lung, care creează un câmp magnetic suficient de omogen, care permite să aplice tehnica descrisă mai sus pentru măsurarea și calcularea încărcarea specifică a unui electron.
In acest exemplu de realizare, calculatorul de lucrări simulate cât mai exact condițiile experimentului, pe ecranul de afișare sunt reproduse milliammeter măsurarea curentului solenoid și ampermetru care detectează un curent anod de tuburi, care permite practic construi caracteristica efluentul magnetronului.
În același timp, experimentatorul necesită precizie în efectuarea experimentului și înregistrarea corectă a rezultatelor măsurătorilor, prelucrarea datelor experimentale, calculul valorii solicitate și eroarea în rezultatul măsurătorilor. Măsurătorile pot fi efectuate atât cu o creștere monotonă a curentului solenoidului, cât și cu scăderea acestuia. Lucrul ar trebui să fie doar cu tastatura și mouse-ul.
Cu toate acestea, înainte de a efectua partea experimentală a lucrării, trebuie să citiți cu atenție partea teoretică a acestui manual și să răspundeți la întrebările testului.
Indicați la "Măsurători", apăsați butonul stâng al mouse-ului. În același timp, pe afișajul computerului va apărea un miliammetru și un microametru, înregistrând curenții solenoidului și a tuburilor radio.
2. Citiți instrumentele și completați tabelul "Mijloace de măsurare și caracteristicile acestora" din raport (a se vedea apendicele 2 de mai jos).
3. Scrieți în raport date despre parametrii magnetronului. Măsurătorile sunt efectuate la tensiunea anodică Ua = 6.0 + _0.1V.
4. Mutați cursorul pe controlerul de curent al solenoidului, mărind treptat valorile curente ale solenoidului pentru a elimina dependența curentului anodic de curentul Ic din solenoid. Se recomandă eliminarea a 18 puncte. Rezultatele măsurătorilor sunt introduse în tabelul 2 al raportului. Pe baza datelor experimentale, trasați un grafic pe o hârtie de grafic.
5. Datele obținute pentru a determina valoarea curentului critic în solenoidul, I C, diferențiere Cr prin dependența grafică, care se realizează după cum urmează. Perechi mai apropiate puncte de curent solenoid (tabelul 2) a constatat, iar aceste rezultate și înregistrări în tabelul 3. Build pe hârtie grafic în funcție de unde este valoarea medie curentă a doi pixeli adiacenți, adică, pe axa absciselor, valoarea curentului solenoid este luată între două puncte învecinate. Punctul pe axa absciselor care corespunde graficului maxim este luat ca IC, cr.
6. Calculați sarcina specifică a unui electron în conformitate cu formula de bază. Comparați rezultatul cu valoarea tabelară a încărcăturii specifice electronilor.
7. Calculați limita erorii relative și absolute a rezultatului măsurării încărcării specifice a unui electron conform formulei date în raport. În cazul unei discrepanțe semnificative între valorile experimentale și tabele, repetați măsurătorile.
8. Realizați raportul (vezi apendicele 2) și predați-l profesorului pentru examinare.
Inducția câmpului unui solenoid fără un miez pe axa sa poate fi găsită de la
unde este numărul total de rotații ale solenoidului, - curentul în solenoid, - lungimea acestuia
și u sunt unghiurile dintre axa solenoidului și razele vectorilor trase de la centrul său până la răsucirile exterioare (vezi figura).
Se poate vedea din figura asta
Astfel, avem
8. Încărcarea specifică a unui electron
9. Estimarea limitei rezultatului măsurării erorii
Cl / kg. Rotați până la o singură cifră semnificativă.
10. Rezultatul final este Cl / kg. Rundează rezultatul măsurării prin convenirea cifrei ultimei cifre semnificative cu banda de eroare de măsurare.
11. Ieșirea la locul de muncă (comparați rezultatul cu valoarea tabelară a valorii măsurate, analizați erorile etc.).
Documente conexe:
vector. direcționat de-a lungul axei de rotație (traiectorii Fig complexe Aceasta după ce a stat în sistemul nervos vliyaniimagnitnogopolyana magnitnompole si electron; ..... dvizhenieelektrona la suprafața corpului, randamentul de electroni pentru a trezi o dorință în cititor în sine ..
câmpul electric într-un semiconductor pur va fi, de asemenea, regizat de electroni. și găuri. Proprietățile electrice ale semiconductorilor au o influență puternică.
circulație. Cititorul va obiecta. traiectorie. în ciuda faptului că mișcarea sa este accelerată! Fig. 6. Trecerea unui electron de la un nivel staționar de la 1 la. vectori. Pentru a exclude influența mișcării obiectelor. direcția de zbor de-a lungul câmpului magnetic.
Ferromagnets. Câmpul magnetic al Pământului. Acțiunea unui câmp magnetic este o particulă încărcată în mișcare. Propunerea unei particule încărcate într-un câmp magnetic. Acțiunea unui conductor de câmp magnetic.
experiment. Vectorul din Fig. 9 indică direcția așteptată a mișcării uniforme în. sub influența unui câmp magnetic în schimbare. Suntem. traiectorie în diverse domenii externe electrice și magnetice. Un electron individual era chiar izolat.
Trimiteți-le prietenilor: