Обработка результатов измерений

 

1. Строят анодные и сеточные характеристики.

2.На анодных характеристиках выбирают линейные участки и для одного из них рассчитывают параметры триода по формулам(4,5,6), выстраивая прямоугольный треугольник (см. рис.6 и 7).

3.На сеточных характеристиках выбирают линейные участки и для одного из них проводят расчёт тех же параметров.

4. Сравнивают значения m , S, R_i .

 Контрольные вопросы

1. В чем состоит физическая суть явления термоэлектронной эмиссии?

2. Запишите формулу Ричардсона-Дешмана ипокажите, от чегозависит максимальная плотность термоэлектронного тока.

3. Как взаимосвязаны потенциал в пределах электронного облака и его плотность заряда в условиях динамического равновесия?

4. Чем определяется работа выхода электронов с поверхности проводника?

5. Охарактеризуйте основные участки вольтамперной характе­ристики.

6. Сформулируйте закон Богуславского-Ленгмюра и раскройте суть его физического толкования.

7. Расскажите об устройстве двух- и трехэлектродных электровакуумных приборов (диоде и триоде). Почему вакуумизируется пространство между электродами?

8. Какова структура электрического поля в триоде?

9. Как влияет сетка на движение термоэлектрона в электронной лампе?

10. Какая зависимость называется анодной характеристикой? Каково влияние сеточного напряжения на анодную характеристику?

11. Как определить внутреннее сопротивление триода?

12. Какая зависимость называется сеточной характеристикой? Каково влияние анодного напряжения на сеточную характеристику?

13. Как определить крутизну сеточной характеристики?

14. Каково физическое толкование коэффициента усиления триода и как он связан с внутренним сопротивлением и крутизной характеристики электронной лампы?

15. Как рассчитать внутреннее сопротивление и крутизну сеточной характеристики триода? Какие характеристики при этом используются и какой метод применяется?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №34

Определение удельного заряда электрона

Цель работы

1. Изучение движения заряженных частиц в скрещенных электрическом и магнитном поле.
2. Определение удельного заряда электрона.

Обязательная литература

1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М., 1999. §21.1, 21.2.
2. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2002. §114, 115.

 

Основные понятия и формулы

При движении заряженной частицы в электромагнитном поле на нее действует сила Лоренца

,                                          (1)

где q – заряд частицы;

  V – скорость ее движения относительно системы координат, в которой определяются напряженность электрического поля  и индукция магнитного поля .

В магнитном поле сила Лоренца имеет вид

                                                      (2)

Направление силы Лоренца для положительных зарядов определяется правилом левой руки: линии магнитной индукции (вектор ) входят в ладонь, четыре пальца показывают направление скорости частицы , а отставленный большой палец указывает направление силы Лоренца  (рис.1).

Рис.1

На рис.1 вектор направлен перпендикулярно плоскости рисунка за рисунок. В случае отрицательной частицы направление  противоположно ее направлению для положительной частицы (см.рис.1).

Сила Лоренца  направлена перпендикулярно скорости частицы и сообщает ей нормальное ускорение . Так как сила Лоренца не меняет модуль скорости, а изменяет лишь ее направление, то кинетическая энергия частицы при движении в магнитном поле остается постоянной.

На рис.2 индукция однородного магнитного поля перпендикулярна чертежу. Начальная скорость частицы  перпендикулярна магнитному полю ^ . Частица движется по окружности радиуса r. Поскольку сила тяжести для

Рис.2

элементарных частиц много меньше силы Лоренца mg << F_Л, уравнение 2-го закона Ньютона для частицы, движущейся в магнитном поле, можно записать

,                                             (3)

где  -- нормальное ускорение,

m – масса частицы.

Сила Лоренца F_Л = qVB , т.к. ^  (см.рис.2)

Отсюда  и

                                                  (4)

Формула (4) показывает, что траектория движения частицы определяется конфигурацией магнитного поля и отношением заряда частицы к ее массе (удельным зарядом). Удельный заряд является важнейшей динамической характеристикой заряженных частиц.

Период вращения частицы по окружности радиусаr, лежащей в плоскости, перпендикулярной вектору  , равен

T =                                        (5)

Частота вращения частицы равна

ω_c =

ω_c называется циклотронной частотой. Она не зависит от скорости частицы и для данного типа частиц ω_c определяется только индукцией магнитного поля.

Если начальная скорость частицы составляет угол α с вектором , то для определения траектории частицы удобно разложить  на составляющую, параллельную магнитному полю _|| , и составляющую, перпендикулярную магнитному полю _^ (рис.3)

Рис.3

Как видно из рис.3

V_|| = Vcosα.                                                   (6)

V_^ =V sinα                                      (7)

Сила Лоренца в этом случае имеет вид

F_Л = qVB sinα                                      (8)

Вследствие действия силы Лоренца на частицу составляющая скорости V_|| не изменяется, а V_^ изменяет направление.

За счет составляющей скорости V_^ частица движется по окружности в плоскости, перпендикулярной вектору . Из (7) и (8) записываем уравнение 2 – го закона Ньютона

и, следовательно, радиус окружности равен

                                           (9)

В направлении вектора  частица движется с постоянной скоростью

V_||= Vcosα.

Результирующая траектория частицы – цилиндрическая спираль (винтовая линия), как показано на рис.4. Радиус спирали определяется формулой (9).

Рис.4

Шаг спирали, как следует из (5) и (6), равен

h = V_|| T =         (10)