Задание на эксперимент

1. Заготовьте в электронном отчёте следующие таблицы для записи результатов измерений и вычислений

Таблица 1. Зависимость анодного тока магнетрона от тока соленоида

2. Выставьте с помощью ползунка «Анодное напряжение (U_a, B)» (рисунок 14) значение анодного напряжения в соответствии со своим вариантом по таблице № 2. Номер варианта определяется по последней цифре пароля. Проверьте правильность выставленного значения по числу в белом поле рядом с ползунком.

3. Установите нулевое значение тока соленоида с помощью ползунка «Ток соленоида (I_c, mA)» и нажмите кнопку «Вычислить». В таблицу будут занесены установленное значение тока соленоида I_c и измеренное значение анодного тока I_a.

4. Устанавливайте последовательно все значения тока соленоида из таблицы № 1 и заполняйте таблицу в окне программы (рисунок 14). Проверяйте правильность выставленного значения по числу в белом поле рядом с ползунком. Если вы пропустили какое-либо значение тока соленоида, то программа выдаст предупреждение (рисунок 15). В этом случае необходимо сделать измерение при пропущенном значении тока соленоида. При накоплении в таблице большого количества записей в ней автоматически появится вертикальная полоса прокрутки. Чтобы удалить из таблицы неверную запись, выделите её, щёлкнув левой кнопкой мыши и нажмите кнопку «Удалить». Чтобы стереть все результаты измерений из таблицы, нажмите кнопку «Очистить».

5. После успешного снятия измерений перепишите вручную все значения обоих токов из таблицы в окне программы (рисунок 14) в таблицу № 1 в своём электронном отчёте и нажмите кнопку «Построить график» для перехода в следующее окно программы.

6. График исследуемой зависимости анодного тока магнетрона от тока соленоида (рисунок 16) строится автоматически. Скопируйте его в буфер обмена Windows, используя системную функцию снятия снимка экрана, для чего нажмите комбинацию клавиш Alt+PrintScreen. Вставьте график в электронный отчёт из буфера обмена Windows, используя комбинацию клавиш Ctrl+V или выполните пункт меню «Правка - Вставить». После успешной вставки графика в отчёт по лабораторной работе нажмите большую кнопку «Построить график зависимости dI_a/dI_c по I_c» для перехода к следующему окну программы.

7. Графическое дифференцирование исследуемой зависимости dI_a/dI_c = f(I_c) также делается автоматически (рисунок 17). Вставьте его в отчёт аналогично предыдущему графику.

8. Одновременно с этим графиком открывается окно для расчёта удельного заряда электрона (рисунок 18). В его левой части приводятся параметры лабораторной установки: число витков соленоида N и длина его намотки l, радиус анода магнетрона R_a, а также справочное значение магнитной постоянной μ ₀. Здесь же приводится рабочая формула (17) для вычисления экспериментального значения удельного заряда электрона. Все эти параметры необходимо ввести вручную в чёрные поля в правой части этого окна (рисунок 18). Туда же следует ввести значение критического тока соленоида, соответствующее максимуму на графике производной dI_a/dI_c = f(I_c) (рисунок 17) и выставленное в самом начале работы анодное напряжение магнетрона из таблицы № 1. Внимание! Значение критического тока соленоида I_c(кр) нужно вводить в миллиамперах. Нажмите кнопку «Вычислить», чтобы рассчитать экспериментальное значение удельного заряда электрона.

9. Вставьте в отчёт рабочую формулу (17), подставьте в неё все необходимые значения физических величин в единицах СИ и запишите рассчитанное по программе экспериментальное значение удельного заряда электрона. Не забудьте указать его размерность в единицах СИ.

10. Найдите в справочной литературе значения элементарного заряда и массы покоя электрона и рассчитайте по ним теоретическое значение удельного заряда электрона.

11. Сверьте полученные значения между собой и сделайте вывод о справедливости применения метода магнетрона для измерения удельного заряда электрона.

Варианты задания

Таблица 2. Значения анодного напряжения магнетрона

Контрольные вопросы

1. Магнитное поле, его основные физические свойства.

2. Основные параметры электрического поля: напряжённость и индукция, связь между ними.

3. Закон Био – Савара - Лапласа.

4. Принцип суперпозиции для напряжённости и индукции магнитного поля.

5. Графическое изображение магнитных полей. Силовые линии магнитного поля.

6. Действие магнитного поля на движущиеся электрические заряды. Сила Лоренца.

7. Устройство и принцип действия магнетрона. Техническое применение магнетронов.

8. Уравнение движения электрона в магнетроне (с выводом).

9. Физический смысл удельного заряда электрона. Вывод формулы для вычисления удельного заряда электрона.