Меню

Почему при некотором значении тока в соленоиде электроны не достигают анода

003_ELEKTRIChESTVO__I__MAGNETIZM / РАБОТА_2.07

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ «МАМИ»

Кафедра физики

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2.07

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА МЕТОДОМ МАГНЕТРОНА

Лабораторная работа № 207

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА МЕТОДОМ МАГНЕТРОНА

Цель работы: определение удельного заряда электрона методом магнетрона.

ВВЕДЕНИЕ

Первой обнаруженной частицей, размеры которой меньше размеров атома, был электрон. Открыл электрон английский ученый Томсон. В 1897 г. Томсон опубликовал первые результаты по определению отношения заряда электрона к его массе. Далее излагается один из методов определения удельного заряда (отношения заряда к массе) электрона.

На любой заряд, в том числе и электрон, движущийся в магнитном поле, действует сила Лоренца, определяемая выражением , где q  заряд,  его скорость,  индукция магнитного поля, в котором движется заряд. Направление определяется по правилу векторного произведения. Направление для положительных зарядов также можно определить по «правилу левой руки». Для этого необходимо ладонь левой руки расположить так, чтобы линии индукции входили в ладонь, а четыре пальца были направлены по вектору скорости , тогда отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца (рис.1). Для отрицательных зарядов вектор силы будет направлен в противоположную сторону.

Если вектора и параллельны, то сила Лоренца равна нулю. Если магнитное поле однородно, а вектора и перпендикулярны, то траектория движения электрона представляет собой окружность, радиус которой R определяется из второго закона Ньютона , где  центростремительное (нормальное) ускорение. Таким образом, имеем:

или , (1)

где m — масса электрона, е  его заряд. Такие условия можно создать в электронной лампе, катод которой представляет прямую нить накала, анод  коаксиальный цилиндр. Для этого необходимо поместить лампу внутрь достаточно длинного соленоида, ось которого совпадает с осью лампы.

На рис.2 изображены анод (А), катод (К), обмотка соленоида и линии индукции магнитного поля. Характер движения электронов в лампе зависит от величины индукции магнитного поля, создаваемого соленоидом. На рис.3 изображены возможные траектории движения электронов. При отсутствии магнитного поля (В=0) электроны движутся под действием силы со стороны электрического поля, создаваемого между катодом и анодом, по прямой от катода к аноду. При появлении магнитного поля на электроны действует также сила Лоренца, и они движутся по траектории близкой к окружности. С увеличением индукции радиус окружности будет уменьшаться.

При некотором критическом значении индукции Вкр. траектория движения искривляется настолько, что она только касается анода. При В > Вкр. электроны совсем не достигают анода.

Радиус траектории электрона при В = Вкр. для лампы с достаточно тонким катодом равен половине радиуса анода, т.е. . Электрическое поле между като­дом и анодом, перемещая электрон, совершает работу, вследствие чего электрон приобретает кинетическую энергию:

, (2)

где  Uа анодное напряжение. Из (1) и (2) с учетом того, что следует . Для соленоида , здесь Гн/м магнитная постоянная; магнитная проницаемость воздуха, равная 1;  сила тока в соленоиде;  число витков на единицу длины соленоида. С учетом этого окончательно имеем:

(3).

По формуле (3) можно вычислять удельный заряд электрона e/m, если при фиксированном значении Uа ток в соленоиде Iс достигает такого минимального значения, что ни один электрон не попадает на анод. При таком значении тока соленоида Iс анодный ток лампы Iа становится равным нулю.

Если бы скорость всех электронов, вылетающих с катода, была одинакова, то с увеличением индукции магнитного поля соленоида анодный ток в лампе изменялся бы в соответствии с пунктирной линией на рис.4 а. Реальная зависимость Iа=f(В) изображена на том же рисунке сплошной линией.

Для определения удельного заряда электрона используется установка

с двух электродной лампой включенной так, как показано на схеме (рис.5). С помощью потенциометра R1 можно регулировать анодное напряжение Ua. Реостат R2 позволяет регулировать ток катода Ik. Лампа помещена в соленоид, ток через который (Ic) изменяется реостатом R3.

Порядок выполнения работы

С помощью регулятора «Ua» (см. приложение к работе) установить анодное напряжение в диапазоне от 50 до 90 В (задает преподаватель).

Ток накала катода Iк устанавливается с помощью регулятора «Iк» в диапазоне от 0.4 до 0.5 А (задает преподаватель).

Ток соленоида Iс увеличивается регулятором «Iс» от нуля до тех пор, пока ток анода Iа не станет равным нулю, то есть снимается зависимость Iа = f(Iс) при Uа = const и Iк = const. Зависимость Iа = f(Iс) снимается для трех различных Uа. Данные заносятся в таблицу.

Читайте также:  Трехфазные сети переменного тока с разными режимами включения нейтрали

Источник

Почему при некоторых значениях силы тока в соленоиде электроны не достигают анода?

Физика | 10 — 11 классы

Почему при некоторых значениях силы тока в соленоиде электроны не достигают анода.

Маленький ток создает в соленоиде слабое магнитное поле, следовательно скорость движения электронов не достаточна для достижения анода.

Сила тока в соленоиде была равна 2А?

Сила тока в соленоиде была равна 2А.

Во сколько раз увеличится энергия магнитного поля при увеличении силы тока на 3 А.

Соленоид имеет 600 витков и обладает индуктивностью 30 Гн?

Соленоид имеет 600 витков и обладает индуктивностью 30 Гн.

Определить, какой магнитный поток пронизывает соленоид, если сила тока в нем 6А?

Какова индуктивность соленоида, если при силе тока 5 А через него проходит магнитный поток в 50 мВб?

Какова индуктивность соленоида, если при силе тока 5 А через него проходит магнитный поток в 50 мВб?

Электрон влетает внутрь соленоида длиной 50см под углом α = 30° к его оси со скоростью 2500 км / с?

Электрон влетает внутрь соленоида длиной 50см под углом α = 30° к его оси со скоростью 2500 км / с.

По обмотке соленоида течет ток силой 1 A.

Радиус винтовой л инии, по которой движется электрон , равен 1 см.

Найти : 1) число витков соленоида ; 2) время, которое электрон находится внутри соленоида.

Почему при большем активном сопротивлении резонансное значение амплитуды силы тока достигается быстрее, чем при малом сопротивлении?

Почему при большем активном сопротивлении резонансное значение амплитуды силы тока достигается быстрее, чем при малом сопротивлении?

В соленоиде при изменении в нем силы тока от 2 до 1 А за 2с возникла эдс самоиндукции 0?

В соленоиде при изменении в нем силы тока от 2 до 1 А за 2с возникла эдс самоиндукции 0.

05В а) определите индуктивность соленоида б) на сколько и как изменилась ( увеличилась или уменьшилась) энергия магнитного поля соленоида за это время в)определите сопротивление соленоида.

В соленоиде с индуктивностью 2 Гн сила тока меняется по закону 10sin(пt + n / 6)А?

В соленоиде с индуктивностью 2 Гн сила тока меняется по закону 10sin(пt + n / 6)А.

Каково максимальное значение энергии магнитного поля.

Определите энергию магнитного поля, созданного током, илущем по соленоиду индуктивностью 400мГн?

Определите энергию магнитного поля, созданного током, илущем по соленоиду индуктивностью 400мГн.

Определите конечное значение силы тока в соленоиде индуктивностью 2Гн, если известно, что энергия его магнитного поля возросла в 4 раза?

Определите конечное значение силы тока в соленоиде индуктивностью 2Гн, если известно, что энергия его магнитного поля возросла в 4 раза.

Начальная сила тока в соленоида 0, 4А.

Определитель энергию магнитного поля, созданного током, идущем по соленоиду индуктивностью 400 мГн?

Определитель энергию магнитного поля, созданного током, идущем по соленоиду индуктивностью 400 мГн.

Если вам необходимо получить ответ на вопрос Почему при некоторых значениях силы тока в соленоиде электроны не достигают анода?, относящийся к уровню подготовки учащихся 10 — 11 классов, вы открыли нужную страницу. В категории Физика вы также найдете ответы на похожие вопросы по интересующей теме, с помощью автоматического «умного» поиска. Если после ознакомления со всеми вариантами ответа у вас остались сомнения, или полученная информация не полностью освещает тематику, создайте свой вопрос с помощью кнопки, которая находится вверху страницы, или обсудите вопрос с посетителями этой страницы.

Источник

Каков физический смысл удельного сопротивления? Укажите единицу измерения удельного сопротивления. Как зависит удельное сопротивление (сопротивление) от температуры?

Удельное электрическое сопротивление, или просто удельное сопротивление вещества характеризует его способность препятствовать прохождению электрического тока. Единица измерения удельного сопротивления в Международной системе единиц (СИ) — Ом·м; также измеряется в Ом·см и Ом·мм²/м. Физический смысл удельного сопротивления в СИ: сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 м². В технике часто применяется в миллион раз меньшая производная единица: Ом·мм²/м, равная 10−6 от 1 Ом·м: 1 Ом·м = 1·106 Ом·мм²/м. Физический смысл удельного сопротивления в технике: сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 кв.мм. Величина удельного сопротивления обозначается греческой буквой . Удельное сопротивление, а следовательно, и сопротивление металлов, зависит от температуры, увеличиваясь с ее ростом. Температурная зависимость сопротивления проводника объясняется тем, что возрастает интенсивность рассеивания (число столкновений) носителей зарядов при повышении температуры; изменяется их концентрация при нагревании проводника. Опыт показывает, что при не слишком высоких и не слишком низких температурах зависимости удельного сопротивления и сопротивления проводника от температуры выражаются формулами: ρt=ρ0(1+αt), Rt=R0(1+αt), где ρ0, ρt — удельные сопротивления вещества проводника соответственно при 0 °С и t °C; R0, Rt — сопротивления проводника при 0 °С и t °С, α — температурный коэффициент сопротивления: измеряемый в СИ в Кельвинах в минус первой степени (К-1). Для металлических проводников эти формулы применимы начиная с температуры 140 К и выше.

Читайте также:  Прибор для опытов по химии с электрическим током лабораторный для кабинета химии

18. Метод магнетрона для определения удельного заряда электрона (e/m)? Почему при некотором значении тока через соленоид электроны не достигают анода?

Существуют различные методы определение отношения , в основе которых лежат результаты исследования движения электрона в электрическом и магнитном полях. Один из них – метод магнетрона. Называется он так потому, что конфигурация полей в нем напоминает конфигурацию полей в магнетронах – генераторах электромагнитных колебаний сверхвысоких частот. Сущность метода состоит в следующем: специальная двухэлектродная электронная лампа, электроды которой представляют собой коаксиальные цилиндры, помещается внутри соленоида так, что ось лампы совпадает с осью соленоида. Электроны, вылетающие из катода лампы, при отсутствии тока в соленоиде движутся радиально к аноду. При подключении тока к соленоиду в лампе создается магнитное поле, параллельное оси лампы, и на электроны начинает действовать магнитная сила где e — величина заряда электрона; — скорость электрона; — индукция магнитного поля. Под действием этой силы, направленной в каждый момент времени перпендикулярно вектору скорости, траектория электронов искривляется. При определенном соотношении между скоростью электрона и индукцией магнитного поля электроны перестают поступать на анод, и ток в лампе прекращается. Экспериментально определив , можно вычислить величину . Для нахождения в лампе следует установить разность потенциалов между анодом и катодом и, включив ток в соленоиде, постепенно наращивать его, что увеличивает магнитное поле в лампе. Если бы все электроны покидали катод со скоростью равной нулю, то зависимость величины анодного тока от величины индукция магнитного поля имела бы вид. В этом случае при все электроны, испускаемые катодом, достигали бы анода, а при ни один электрон не попадал бы на анод. Однако некоторая некоаксиальность катода и анода, наличие остаточного газа в лампе, падение напряжения вдоль катода, неоднородность поля соленоида по высоте анода и т.д. приводят к тому, что критические условия достигаются для разных электронов при различных значениях . Все же перелом кривой останется достаточно резким и может быть использован для определения . , которое называют критическим.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Источник



003_ELEKTRIChESTVO__I__MAGNETIZM / РАБОТА_2.07

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ «МАМИ»

Кафедра физики

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2.07

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА МЕТОДОМ МАГНЕТРОНА

Лабораторная работа № 207

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА МЕТОДОМ МАГНЕТРОНА

Цель работы: определение удельного заряда электрона методом магнетрона.

ВВЕДЕНИЕ

Первой обнаруженной частицей, размеры которой меньше размеров атома, был электрон. Открыл электрон английский ученый Томсон. В 1897 г. Томсон опубликовал первые результаты по определению отношения заряда электрона к его массе. Далее излагается один из методов определения удельного заряда (отношения заряда к массе) электрона.

На любой заряд, в том числе и электрон, движущийся в магнитном поле, действует сила Лоренца, определяемая выражением , где q  заряд,  его скорость,  индукция магнитного поля, в котором движется заряд. Направление определяется по правилу векторного произведения. Направление для положительных зарядов также можно определить по «правилу левой руки». Для этого необходимо ладонь левой руки расположить так, чтобы линии индукции входили в ладонь, а четыре пальца были направлены по вектору скорости , тогда отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца (рис.1). Для отрицательных зарядов вектор силы будет направлен в противоположную сторону.

Если вектора и параллельны, то сила Лоренца равна нулю. Если магнитное поле однородно, а вектора и перпендикулярны, то траектория движения электрона представляет собой окружность, радиус которой R определяется из второго закона Ньютона , где  центростремительное (нормальное) ускорение. Таким образом, имеем:

Читайте также:  Стоимость преобразователей постоянного тока

или , (1)

где m — масса электрона, е  его заряд. Такие условия можно создать в электронной лампе, катод которой представляет прямую нить накала, анод  коаксиальный цилиндр. Для этого необходимо поместить лампу внутрь достаточно длинного соленоида, ось которого совпадает с осью лампы.

На рис.2 изображены анод (А), катод (К), обмотка соленоида и линии индукции магнитного поля. Характер движения электронов в лампе зависит от величины индукции магнитного поля, создаваемого соленоидом. На рис.3 изображены возможные траектории движения электронов. При отсутствии магнитного поля (В=0) электроны движутся под действием силы со стороны электрического поля, создаваемого между катодом и анодом, по прямой от катода к аноду. При появлении магнитного поля на электроны действует также сила Лоренца, и они движутся по траектории близкой к окружности. С увеличением индукции радиус окружности будет уменьшаться.

При некотором критическом значении индукции Вкр. траектория движения искривляется настолько, что она только касается анода. При В > Вкр. электроны совсем не достигают анода.

Радиус траектории электрона при В = Вкр. для лампы с достаточно тонким катодом равен половине радиуса анода, т.е. . Электрическое поле между като­дом и анодом, перемещая электрон, совершает работу, вследствие чего электрон приобретает кинетическую энергию:

, (2)

где  Uа анодное напряжение. Из (1) и (2) с учетом того, что следует . Для соленоида , здесь Гн/м магнитная постоянная; магнитная проницаемость воздуха, равная 1;  сила тока в соленоиде;  число витков на единицу длины соленоида. С учетом этого окончательно имеем:

(3).

По формуле (3) можно вычислять удельный заряд электрона e/m, если при фиксированном значении Uа ток в соленоиде Iс достигает такого минимального значения, что ни один электрон не попадает на анод. При таком значении тока соленоида Iс анодный ток лампы Iа становится равным нулю.

Если бы скорость всех электронов, вылетающих с катода, была одинакова, то с увеличением индукции магнитного поля соленоида анодный ток в лампе изменялся бы в соответствии с пунктирной линией на рис.4 а. Реальная зависимость Iа=f(В) изображена на том же рисунке сплошной линией.

Для определения удельного заряда электрона используется установка

с двух электродной лампой включенной так, как показано на схеме (рис.5). С помощью потенциометра R1 можно регулировать анодное напряжение Ua. Реостат R2 позволяет регулировать ток катода Ik. Лампа помещена в соленоид, ток через который (Ic) изменяется реостатом R3.

Порядок выполнения работы

С помощью регулятора «Ua» (см. приложение к работе) установить анодное напряжение в диапазоне от 50 до 90 В (задает преподаватель).

Ток накала катода Iк устанавливается с помощью регулятора «Iк» в диапазоне от 0.4 до 0.5 А (задает преподаватель).

Ток соленоида Iс увеличивается регулятором «Iс» от нуля до тех пор, пока ток анода Iа не станет равным нулю, то есть снимается зависимость Iа = f(Iс) при Uа = const и Iк = const. Зависимость Iа = f(Iс) снимается для трех различных Uа. Данные заносятся в таблицу.

Источник

Почему при некотором значении тока в соленоиде электроны не достигают анода

Вопрос по физике:

почему при некоторых значениях силы тока в соленоиде электроны не достигают анода

Ответы и объяснения 1

Маленький ток создает в соленоиде слабое магнитное поле, следовательно скорость движения электронов не достаточна для достижения анода

Знаете ответ? Поделитесь им!

Как написать хороший ответ?

Чтобы добавить хороший ответ необходимо:

  • Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
  • Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
  • Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.

Этого делать не стоит:

  • Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
  • Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
  • Использовать мат — это неуважительно по отношению к пользователям;
  • Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.
Есть сомнения?

Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Физика.

Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи — смело задавайте вопросы!

Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.

Источник