Визначення питомого заряду електрона методом магнетрона
Дослідження руху зарядженої частинки у електричному і магнітному полях. Розгляд сил, які діють на електрон з боку магнітного поля. Визначення сил за допомогою формули Лоренца. Траєкторія електронів, які рухаються під дією електричного і магнітного полів.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 10.04.2021 |
| Размер файла | 258,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Визначення питомого заряду електрона методом магнетрона
Метароботи: дослідитирухзарядженоїчастинкиувзаємоперпендикулярнихелектричномуімагнітномуполях. електричний магнітний поле лоренц
Методичні вказівки з організації самостійної роботи студентів
Уданійроботівідношенняe/mдляелектронавизначаєтьсязадопомогоюметоду, якийотримавназву «методмагнетрона». Цяназвапов'язаназтим, щоконфігураціяелектричногоімагнітногополів, якавикористовуєтьсявроботінагадуєконфігураціюполівумагнетронах - генераторахелектромагнітнихколиваньвобластінадвисокихчастот.
Рухелектроніввцьомувипадкувідбуваєтьсявкільцевомупросторі, розташованомуміжкатодоміанодомдвохелектродноїелектронноїлампи. Ниткарозжарювання (катод) розміщуєтьсявздовжосіциліндричногоанодутакимчином, щонапруженістьелектричногополянапрямленавздовжрадіусу (рис. 10.1). Лампарозміщуєтьсявсерединісоленоїда, якийстворюємагнітнеполе, векторіндукціїякогопаралельнийосікатоду. Розглянемо траєкторіюелектронів, якірухаютьсяпіддієюелектричногоімагнітногополів. Вважатимемо, щопочаткова (теплова) швидкістьелектрона, якийвилетівізРисунок 10.1 катода, дорівнюєнулю.
Тодізазаданоїорієнтаціїелектричногоімагнітногополіврухелектронавідбуватиметьсявплощині, перпендикулярніймагнітномуполю. Скористаємосяполярноюсистемоюкоординат. Уцьомувипадкуположенняточкивизначаєтьсявідстаннювідосіциліндраr,полярнимкутом?ізсувомвздовжосіZ. Розглянемоспочаткусили, якідіютьнаелектронзбокуелектричногополя. НапруженістьелектричногополяуциліндричномуконденсаторімаєтількирадіальнукомпонентуЕr .Томусила, якадієнаелектронвтакомуполіспрямованапорадіусу, такщо
Frэл = еЕr,Fzэл = F?эл = 0. (10.1)
Розглянемотеперсили, якідіютьнаелектронзбокумагнітногополя. ОскількимагнітнеполеунашомувипадкуспрямованопоосіZ, дляпроекціїсилинавісьZмаємо:
Fzмаг = 0. (10.2)
ІншідвіскладовісилизнайдемозадопомогоюформулиЛоренца:
F?маг = ?evrB,Frмаг = ev?B. (10.3)
Зпростихкінематичнихміркуваньзрозуміло, що
drd?
vr= r?= ,Размещено на http://www.allbest.ru/
v?= r??= r.Размещено на http://www.allbest.ru/
(10.4) dtdt
Такимчином, німагнітні, ніелектричнісили, якідіютьнаелектрон, немаютьскладовихпоосіZ. РухвздовжосіZєрівномірним. Рухвплощині (r,?) зручноописатизадопомогоюрівняннямоментів: dL
= Размещено на http://www.allbest.ru/
Mz, (10.5) dt
деL - моментімпульсуелектронавідносноосіZ, якийдорівнює, яквідомо, mr2??.ВеличинаМzдорівнюєrF?. Задопомогою (10.1) і (10.3) знайдемо:
Mz= ?ervrB. (10.6) Післяпідстановки (10.4) і (10.6) у (10.5) знайдемо:
d (2 )dr1d(r2 )
mrРазмещено на http://www.allbest.ru/
? = ?eBr= ? eB.(10.7) dtdt2 dt
Післяінтегруваннярівняння (10.7) іурахуваннянегативногозарядуелектронабуде:
r2??+ C= eBr2 2m, (10.8)
деС-сталаінтегрування, якупотрібновизначитизпочатковихумов. Напочаткурухурадіусrдорівнюєрадіусукатодаієдоситьмалим. Правачастина (10.8) іпершийчленлівоїчастинитакождужемалі. Здостатньоюточністюможнаприпустити, щоС=0. Тодірівнянняматимепростийвигляд:
??= eB2m. (10.9)
Розглянемотеперрухелектронавздовжрадіусу. Роботасилелектричногополя, якавиконуєтьсяприпереміщенніелектронавідкатодадоточкизпотенціаломU, дорівнюєA=eU. Магнітнеполеніякоїроботиневиконує. Знайденароботамаєдорівнюватикінетичнійенергіїелектрона (початковоюшвидкістюелектронамизновунехтуємо):
mv2 meU= =.
Задопомогою (10.4) і (10.9) знаходимо:
m?2?reB?2 ?
eU=?Размещено на http://www.allbest.ru/
r?+ ??Размещено на http://www.allbest.ru/
?. (10.10)
2 ??? 2m? ??
Рівняння (10.10) визначаєрадіальнийрухелектрона.
Далірозглядаємотраєкторіюелектронів, яківилетілиізкатодаприаноднійнапрузіUa.Завідсутностімагнітногополя (рис. 10.2) електронирухаютьсяпрямолінійновздовжрадіуса. Вслабкомуполітраєкторіятрохивикривляється, алеелектрондосягаєанода. Призбільшеннімагнітногополятраєкторіявикривляєтьсянастільки, щостаєдотичноюдоанода. ЦеполеназиваєтьсякритичнимBкp.
Размещено на http://www.allbest.ru/
УвипадкуB>Bкрелектроннепотрапляєнаанодіповертаєтьсядокатода. ЗнайдемовеличинуBкpізспіввідношення (10.8), звернувшиувагунате, щовцьомувипадкурадіальнашвидкістьелектронаrприr= raперетворитьсянануль:
eBк2pra2
Ua=,Размещено на http://www.allbest.ru/
(10.11)
8m
звідки
e8Ua
= . (10.12) mBк2pra2
Ізформули (10.12) знаходимоem, якщопризаданомуUaвизначенетакезначеннямагнітногополя (абонавпаки, призаданомуВтакезначенняUa), приякомуелектрониперестаютьпопадатинаанод.
Приведеніматематичнівиразизробленізаумов, коливсіелектронизалишаютькатодзпочатковоюшвидкістю, щодорівнюєнулю. Яквипливаєіз (10.12), вцьомувипадкуприВ<Вкрвсіелектронибезвиняткупотраплялибнаанод, априВ>Вкрвсібвониповерталисянакатод, недосягнувшианода. АноднийструмIaіззбільшенняммагнітногополязмінювавсябприцьомутак, якцезображенонарис.10.3 пунктирноюлінією. Аленасправдіелектрони, яківипускаєкатод, маютьрізніпочатковішвидкості. ТомукритичніумовидлярізнихелектронівдосягаютьсяприрізнихзначенняхВ . КриваIa(В)набуваєвнаслідокцьоговиглядпохилоїбезперервноїлінії (рис. 10.3).
Размещено на http://www.allbest.ru/
BкрB
Рисунок 10.3
Опислабораторноїустановки
Лабораторнаустановкаскладаєтьсязвакуумногодіодузциліндричниманодом (1), соленоїда (2), мікроамперметра (3), міліамперметра (4), змінногорезистора, вольтметрадлявимірюванняпостійноїнапругидо 3 В, регульованогоджерелаживлення. Принциповаелектричнасхемаустановкизображенанарис. 10.4.
Обмоткасоленоїдапідключенадоблокуживленнязрегульованоюнапругою. Індукціямагнітногополявсерединісоленоїдабезосердяпрямопропорційнасиліструму, якийпротікаєпообмотціB= DIc.ЗначеннякоефіцієнтапропорційностіD наведенонаробочомумісці.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Порядоквиконанняроботиіметодичнівказівкизїївиконання
1. Скластисхему (рис. 10.6) ізнятизалежністьанодногострумувідструму, якийпротікаєчерезсоленоїдIa= f(Ic),длядекількохзначеньанодноїнапруги. Результатизанестивтаблицю 10.1.
ПобудуватиграфікизалежностіIa= f(Ic).
2. ІзграфіківвизначитизначенняBкp.Вибіркритичногозначенняструму, щопротікаєсоленоїдом (Bкp= DIкp)звичайновідбуваєтьсянаділянцізнайбільшимнахилом. Інколивважають, щоIкpдорівнюєтійвеличиніструмусоленоїда, яканаграфікувідповіднадо 0,85I0 .I0-значенняанодногострумуприIC=0. Результатизанестидотаблиці 10.2.
Таблиця 10.2 - Результатирозрахунків
|
U, В |
I0,мA |
Iкр,mA |
Bкр,Тл |
|
|
1 |
||||
|
2 |
||||
|
3 |
3. ПобудуватиграфікзалежностіBкр2відU.
4. ЗадопомогоюграфікаBкр2 = f(U)обчислитизначенняпитомогозарядуелектрона: e= 8 (U2 ?U1) .
mra2 (Bкр2 2 ?Вкр2 1)
Знайтиабсолютнутавідноснупохибки.
Змістзвіту
Змістмаємістити: метуроботи, схемулабораторноїустановки, результативимірівувиглядітаблиць, графікизалежностейIa= f(Ic)таBкр2 = f(U), результатрозрахункупитомогозарядуелектрона, абсолютноїтавідносноїпохибок, стислівисновки.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Введення в електродинаміку уявлення про дискретності електричних зарядів. Визначення напряму вектора сили Лоренца. Траєкторія руху зарядженої частинки. Дія магнітного поля на заряджені частки. Складові вектору швидкості: прямолінійний рух, рух по колу.
презентация [107,8 K], добавлен 27.12.2012Рух електрона в однорідному, неоднорідному аксіально-симетричному магнітному полі. Визначення індукції магнітного поля на основі закону Біо-Савара-Лапласа. Траєкторія електрона у полі соленоїда при зміні струму котушки, величини прискорюючого напруження.
курсовая работа [922,3 K], добавлен 10.05.2013Розрахунок поля електростатичних лінз методом кінцевих різниць; оптичної сили імерсійних лінзи і об'єктива та лінзи-діафрагми. Дослідження розподілу потенціалів у полях цих лінз та траєкторії руху електронів в аксиально-симетричному електричному полі.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 03.01.2014Поняття та загальна характеристика індукційного електричного поля як такого поля, що виникає завдяки змінному магнітному полю (Максвел). Відмінні особливості та властивості індукційного та електростатичного поля. Напрямок струму. Енергія магнітного поля.
презентация [419,2 K], добавлен 05.09.2015Точка роси. Насичена пара. Абсолютна вологість. Відносна вологість. Волосяний гігрометр, психрометричний гігрометр, гігрометр. Спостереження броунівського руху. Вимірювання індукції магнітного поля постійного струму. Визначення заряду електрона.
лабораторная работа [88,3 K], добавлен 03.06.2007Закон повного струму. Рівняння Максвелла для циркуляції вектора напруженості магнітного поля. Використання закону для розрахунку магнітного поля. Магнітний потік та теорема Гаусса. Робота переміщення провідника із струмом і контуру у магнітному полі.
учебное пособие [204,9 K], добавлен 06.04.2009Характеристика обертального моменту, діючого на контур із струмом в магнітному полі. Принцип суперпозиції магнітних полів. Закон Біо-Савара-Лапласа і закон повного струму та їх використання в розрахунку магнітних полів. Вихровий характер магнітного поля.
лекция [1,7 M], добавлен 24.01.2010Сутність і основні характерні властивості магнітного поля рухомого заряду. Тлумачення та дія сили Лоуренца в магнітному полі, характер руху заряджених частинок. Сутність і умови появи ефекту Холла. Явище електромагнітної індукції та його характеристики.
реферат [253,1 K], добавлен 06.04.2009Визначення дослідним шляхом питомого опору провідника та температурного коефіцієнту опору міді. Вимірювання питомого опору дроту. Дослідження залежності потужності та ККД джерела струму від його навантаження. Спостереження дії магнітного поля на струм.
лабораторная работа [244,2 K], добавлен 21.02.2009Вибір електромагнітних навантажень, визначення головних розмірів, геометричних співвідношень і обмоткових даних. Розрахунок розподілу індукції в технологічному зазорі та струму неробочого руху. Визначення та обґрунтування втрат короткого замикання.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 24.07.2022Суть поняття екситону як квазічастинки. Рівняння Шредінгера для електрона й дірки, основи закону Кулона. Визначення енергії зв'язку екситону, перенос електричного заряду й маси, ефективність поглинання й заломлення світла на частоті екситонного переходу.
реферат [507,2 K], добавлен 26.09.2009Вільний рух як найпростіший рух квантової частинки, його характеристика та особливості. Методика визначення енергії вільної частинки, властивості її одновимірного руху в потенціальному ящику. Обмеженість руху квантового осцилятора, визначення енергії.
реферат [319,3 K], добавлен 06.04.2009Поняття та методика виміряння потоку вектора електричного зміщення. Сутність теореми Гауса-Остроградського і її застосування для розрахунку електричних полів. Потенціальний характер електростатичного поля. Діелектрики в електричному полі, їх види.
лекция [2,4 M], добавлен 23.01.2010Історія магнітного поля Землі, його формування та особливості структури. Гіпотеза походження та роль даного поля, існуючі гіпотези та їх наукове обґрунтування. Його характеристики: полюси, меридіан, збурення. Особливості змін магнітного поля, індукція.
курсовая работа [257,4 K], добавлен 11.04.2016Дослідження тунельного ефекту в рамках квантової механіки та шляхів розв'язку рівняння Шредінгера, що описує можливість подолання частинкою енергетичного бар'єру. Визначення коефіцієнту прозорості та іонізації атома під дією зовнішнього електричного поля.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 05.09.2011Обертання атомних електронів навколо ядра, що створює власне магнітне поле. Поняття магнітного моменту атома. Діамагнітні властивості речовини. Величини магнітних моментів атомів парамагнетиків. Квантово-механічна природа магнітоупорядкованих станів.
курсовая работа [79,6 K], добавлен 03.05.2011Загальна інформація про вуглецеві нанотрубки, їх основні властивості та класифікація. Розрахунок енергетичних характеристик поверхні металу. Модель нестабільного "желе". Визначення роботи виходу електронів за допомогою методу функціоналу густини.
курсовая работа [693,8 K], добавлен 14.12.2012Оцінка ймовірності знайти електрон на рівні Е у власному напівпровіднику при кімнатній температурі. Визначення положення рівня Фермі, розрахунок температурної залежності власної концентрації носіїв заряду у вихідному напівпровіднику та побудова графіка.
контрольная работа [2,8 M], добавлен 18.12.2009У багатьох металів і сплавів при температурах, близьких до абсолютного нуля, спостерігається різке зменшення питомого опору - це явище зветься надпровідністю. Особливість надпровідників в тому, що силові лінії магнітного поля обгинають надпровідник.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 17.12.2008Знаходження заряду, який розміщується у центрі трикутника, щоб система знаходилася у рівновазі. Визначення кроку гвинтової лінії по якій буде рухатися електрон. Електромагнітна індукція Фарадея-Максвелла. Теорема косинусів. Розрахунок напруженості поля.
контрольная работа [218,1 K], добавлен 18.06.2014
