Условие задачи
Выполнить лабораторную работу:
Определение удельного заряда электрона с помощью электронно-лучевой трубки.
Цель работы: изучение закономерностей движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях; определение скорости и удельного заряда электрона.
Параметры установки: d = 7,0 мм; l1 = 25,0 мм; l2 = 250 мм.
Приборы и принадлежности: осциллограф с электроннолучевой трубкой; выпрямитель; блок коммутации с электроизмерительными приборами.
Схема установки показана на рисунке. Электроннолучевая трубка расположена в корпусе осциллографа 1, на передней панели которого находится экран трубки 2 и две пары клемм. Клеммы ПЛАСТИНЫ соединены с вертикально отклоняющими пластинами трубки. Клеммы КАТУШКИ соединены с катушками 4 электромагнита, создающего магнитное поле. (Расположение катушек видно через прозрачную боковую стенку осциллографа.)
Выпрямитель 5 и блок 6 служат для создания, регулировки и измерения постоянного напряжения на управляющих пластинах трубки и постоянного тока через катушки электромагнита. Переключатель K1 позволяет изменить полярность напряжения на пластинах, а переключатель K2 – направление тока через катушки электромагнита.
Порядок выполнения работы
1. Заполните табл. 1 характеристики электроизмерительных приборов.
Таблица 1
1. Тумблером 3 (рис. 8) включите осциллограф. Ручками ЯРКОСТЬ и ФОКУС, расположенными на верхней панели осциллографа, добейтесь четкости пятна на экране. Ручкой ⭤ установите пятно в центр экрана.
2. Тумблером К включите выпрямитель. Ручками П1 и П2 установите нулевые показания вольтметра и миллиамперметра.
3. Условия проведения эксперимента (значения напряжения U на пластинах) задаются преподавателем или вариант индивидуального занятия.
4. Ручкой П1 установите нужное напряжение на пластинах и измерьте смещение У луча от центра экрана. Результат измерения в зависимости от направления смещения («вверх» или «вниз») запишите в табл. 2.
5. С помощью ручки П2 и переключателя К2 подберите такой ток I1 в катушках, чтобы пятно вернулось в центр экрана. Значение силы тока запишите в табл. 2.
6. Измерения, указанные в пункте 5 и 6, проведите при двух других значениях напряжения U.
7. Тумблером К1 измените полярность напряжения на пластинах и повторите измерения, указанные в пунктах 5, 6 и 7.
Таблица 2
9. По приложенному к установке градуировочному графику электромагнита и по среднему значению силы тока ⟨I⟩ в каждом испытании определите значения магнитной индукции В и занесите их в табл. 2.
10. Рассчитайте скорость электронов в каждом опыте и среднее значение по всем испытаниям.
11. Используя формулу
рассчитайте анодное напряжение в электронной пушке.
12. Рассчитайте значение удельного заряда электрона в каждом опыте и среднее значение по всем испытаниям.
13. По результатам одного из опытов рассчитайте абсолютную погрешность удельного заряда электрона.
14. В выводах
- укажите, что наблюдалось в работе;
- сравните полученное и табличное значения e/m; согласие считается хорошим, если табличное значение попадает в найденный доверительный интервал;
- укажите, измерение какой величины внесло основной вклад в погрешность величины e/m
Ответ
Таблица 1
Таблица 2
По формуле