Ćwiczenia nr 20, 20
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA
LABORATORIUM FIZYCZNE
Grupa szkoleniowa: E5D9 Podgrupa: 1 Prowadzący: dr inż. Wiśniewski
Łukasz Madej Ocena z przygotowania Ocena końcowa:
Dawid Kruk do ćwiczeń:..................... ...........................
Sprawozdanie z Pracy Laboratoryjnej nr 20
Temat pracy: Wyznaczenie z pomiarów efektu magnetronowego
I. Wstęp teoretyczny
Jeżeli w jednorodnym polu magnetycznym wstrzelimy prostopadle do linii sił tego pola elektron
(o ładunku = -e) z prędkością v,to na ten ładunek działa siła:
gdzie:
-wektory pola elektrycznego i indukcji magnetycznej;
q -dodatni ładunek próbny;
-wektor prędkości ładunku;
W tym przypadku =0,a q = -e, co prowadzi do związku :
´
Wynikiem działania siły na elektron będzie zakrzywienie jego toru w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku wektora .Ponieważ elektron wciąż porusza się w kierunkach prostopadłych do ,to kąt a stale wynosi p/2 i wartość bezwzględna siły Lorentza jest stała ,a więc torem elektronu jest okrąg. Zjawisko to zwie się efektem magnetronowym. Posłuży ono do wyznaczenia wartości e/m.
Aby tego dokonać należy określić równocześnie trzy wielkości fizyczne :wielkość indukcji magnetycznej, prędkość wstrzelenia elektronu w pole oraz promień okręgu ,po którym on krąży w polu magnetycznym. Trudno jest wyznaczyć przy ustalonym polu magnetycznym krzywiznę toru elektronu ,więc w ćwiczeniu odbędzie się postępowanie odwrotne -- poszukamy pola o takiej indukcji B ,aby elektron krążył z góry wyznaczonym torze (określ. r).
Do tego służy dioda lampowa ,w której cienki drut (katoda) umieszczony jest w osi cylindrycznej anody .Elektrony wychodzące z tejże katody biegną promieniście do anody uzyskując przy tym prędkość
gdzie Ua jest napięciem przyłożonym między katodę i anodę .
W diodzie lampowej o promieniach anody i katody (odpowiednio ra i rk ;ra <rk) tor elektronowy zostanie tak zakrzywiony ,aby był on styczny do powierzchni anody, czyli promień musi wynosić:
Wartość indukcji w której sytuacja ta nastąpi nazwiemy krytyczną i oznaczymy Bkr
Dioda lampowa umieszczona jest w polu magnetycznym wytwarzanym przez cewkę z prądem .Znając natężenie w polu magnetycznym prądu I płynącego w solenoidzie można wyznaczyć indukcję magnetyczną pola w pobliżu środka cewki za pomocą wzoru :
B = b I
gdzie b oznacza empirycznie wyznaczoną stałą .
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie z pomiarów efektu magnetronowego.
Schemat układu pomiarowego:
Rys 1. Układ w którym jest badany efekt magnetronowy
W doświadczeniu badana jest zależność prądu anodowego Ia funkcji B przy ustalonym napięciu anodowym.
Opis ćwiczenia:
Poszukujemy takiego pola magnetycznego B przy którym elektrony będą krążyć po z góry określonym okręgu. W doświadczeniu badana jest zależność prądu anodowego Ia Przy ustalonym napięciu anodowym.
Dane:
ΔI = 5 mA....................................błąd pomiaru prądu zasilającego cewkę
ΔIa = 5 mA.....................................błąd pomiaru prądu anodowego
ΔU = 0,25 V...................................błąd pomiaru napięcia anodowego
b = 1,35 × 10-2 T/A.....................empirycznie wyznaczona stała dla cewki
db = 0,02 × 10-2 T/A....................błąd wyznaczenia stałej
ra = 0,8 mm.................................promień anody
dra = 0,01 mm...............................błąd promienia anody
rk = 0,05 mm...............................promień katody
drk = 0,01 mm...............................błąd promienia katody
II. Opracowanie wyników pomiarów
Tabela pomiarowa:
Lp.
I [mA]
Ua = 6 [V]
Ua = 9 [V]
Ua = 12 [V]
Ia [μA]
1.
0
26,0
45,0
66,0
2.
20
27,0
45,5
66,8
3.
40
27,0
46,0
66,5
4.
60
27,0
46,0
67,0
5.
80
27,0
46,0
66,5
6.
100
26,5
46,0
66,5
7.
110
26,5
45,5
66,0
8.
120
25,5
44,5
66,0
... [ Pobierz całość w formacie PDF ]