Лабораторная работа №04 Определение отношения заряда электрона к его массе мето­дом магнетрона Октябрьский, 2020 г

Ход работы
Установим значение напряжения U=14*10 В, радиус цилиндрического анода R2=(10+14/3) см (где 14 – номер студента по списку учебной группы); радиус катода R1= R2/10 ( по умолчанию).
Изменяя значения силы тока в соленоиде Ic от 1 до 26 mА с шагом 5 mА, получим семейство траекторий движения электрона в пространстве между катодом и анодом. Фиксируем значения анодного тока. Используя скриншот экрана, скопируем в буфер и вставим полученные результаты в таблицу:

ТАБЛИЦА 1 Исследование траекторий при разных токах в соленоиде
N по списку	R2, см	U, V	Ic, mA	Траектория	Iа, mA
14	14,67	140	1		2940
14	14,67	140	6		2940
14	14,67	140	11		2940
14	14,67	140	16		2940
14	14,67	140	21		2940
14	14,67	140	26		2940

Меняя значение тока соленоида Ic, подберем минимальное значение Ic, при котором траектория движения электрона вырождается в круг. При этом сила анодного Ia тока становится равной нулю.

Рассчитаем значение Вкр, используя файл расчета «расчет е.m.xls», занеся результаты в Таблицу:

ТАБЛИЦА 2 Определение отношения e/m
N по списку	R2, см	U, V	Ic, mA	Траектория	Iа, mA	e/m, Кл\кг	∆(e/m), Кл\кг
14	14,67	140	31,91		0	1,8025*10^11	3,16*10^8
14	14,67	140	31,93		0	1,8002*10^11	9,00*10^7
14	14,67	140	31,94		0	1,7991*10^11	2,27*10^7
14	14,67	140	31,96		0	1,7969*10^11	2,48*10^8
14	14,67	140	31,95		0	1,7980*10^11	1,35*10^8
Средние значения						1,7993*10^11	1,62*10^8

Используя значение силы тока из предыдущих пунктов, находим значение отношения e/m.

 10¹⁰Кл/кг
Повторим вторую заданию для 5 разных значений напряжения U=14*10 В с шагом 14 В.

ТАБЛИЦА 2 Определение отношения e/m
N по списку	R2, см	U, V	Ic, mA	Траектория	Iа, mA	e/m, Кл\кг	∆(e/m), Кл\кг
14	14,67	154	33,5		0	1,7990*10^11	5,47*10^8
14	14,67	168	34,9		0	1,8083*10^11	3,79*10^8
14	14,67	182	36,3		0	1,8108*10^11	6,28*10^8
14	14,67	196	37,65		0	1,8127*10^11	8,24*10^8
14	14,67	210	39,2		0	1,7916*10^11	1,28*10^8
Средние значения						1,8045*10^11	7,32*10^8

Определим средние значения e/m, ∆(e/m).
1. (e/m)_c = ((e/m)₁+(e/m)₂+(e/m)₃+(e/m)₄+(e/m)₅)/5 = (1.7916+1.8127+1.8108+1.8083+1.7990)*10¹¹/5 = 1.8045*10¹¹
2. ∆(e/m)_c = (∆ (e/m)₁+∆ (e/m)₂+∆ (e/m)₃+∆ (e/m)₄+∆ (e/m)₅)/5 = 7.32*10⁸

Сравним полученное значение e/m с табличным значением:

(e/m)_{среднее} ±∆(e/m)_{среднее} (e/m)_{табличное}.
(1804.5 ± 7.3)*10⁸ 1739.0*10⁸
Вывод: в ходе лабораторной работы был изучен мето­дом магнетрона определение отношения заряда электрона к его массе. Также было изучено движение электрона в электрическом и магнитном поле с помощью программы виртуальной лабораторной работы. Проведя эксперимент и вычисляя необходимые величины, был получен результат с допускаемой погрешностью, что является близким к литературным данным. Траектория движении электрона в электрическом поле происходило по гиперболическому закону в то время в магнитном поле он совершил круговое движение.