Введите четыре серии замеров тока соленоида и анодного тока. Страница посчитает значения для всех 7 шагов отчёта в личном кабинете в том виде, в каком их принимает система.
Видео не загружается? Откройте его на YouTube или посмотрите весь плейлист по физике.
Заполните таблицу так же, как её показывает система на втором шаге отчёта: четыре серии, в каждой анодное напряжение и девять пар «ток соленоида — анодный ток». Ниже появятся значения для каждого шага, нажмите на любое, чтобы скопировать.
Система показывает все замеры с галочками. Отметьте четыре серии по девять замеров: у каждой серии своё анодное напряжение, а внутри серии ток соленоида у всех замеров разный. Это должны быть те же замеры, что вы ввели в таблицу на этой странице. Густоту намотки соленоида система пишет под таблицей.
Система показывает выбранные замеры одной таблицей по четырём сериям. Сверьте числа с таблицей на этой странице и нажмите «Далее».
На графике Iа от Iс у каждой серии две прямые. Горизонтальная — уровень анодного тока до спада: берём наименьшее значение среди первых двух замеров всех серий, здесь 114.78 мкА. Наклонная проходит через участок спада: строим её методом наименьших квадратов по замерам с 3-го по 7-й. Критический ток — точка пересечения прямых. Для серии 10.28 В:
| Серия | k, мкА/мА | b, мкА | Iкр, мА |
|---|---|---|---|
| 10.28 В | -55.747 | 3119.58 | 53.90 |
| 11.11 В | -45.940 | 2680.76 | 55.85 |
| 12.12 В | -49.355 | 3001.40 | 58.49 |
| 13.06 В | -43.264 | 2734.32 | 60.55 |
В отчёте точки на графике система ставит сама, вписать нужно только значения Iкр.
Формула (2.8) методички. μ0 = 4π·10⁻⁷ Гн/м, n = 40000 вит/м, R = 8 мм = 0.008 м — расстояние от катода до анода, Iкр переводим в амперы. Результат записываем как x · 10¹¹ Кл/кг, три знака после точки. Для серии 10.28 В:
В поле вводится только x, множитель 10¹¹ система уже учитывает.
Складываем четыре значения из шага 4 и делим на 4. Три знака после точки.
Табличное значение удельного заряда электрона — 1.759·10¹¹ Кл/кг. Ответ в процентах, три значащие цифры.
Лабораторная работа успешно завершена.
Напишите нам во ВКонтакте номер шага и свои замеры. Разберёмся и, если ошибка в расчёте, поправим его для всех.
Удельный заряд электрона — отношение его заряда к массе, e/m. В работе его находят по тому, при каком магнитном поле электроны перестают долетать от катода до анода.
Магнетрон — лампа с цилиндрическим анодом и катодом-нитью на его оси. На лампу надет соленоид: его магнитное поле направлено вдоль оси и закручивает летящие к аноду электроны.
При фиксированном анодном напряжении постепенно увеличивают ток соленоида. Пока поле слабое, электроны долетают до анода и анодный ток почти не меняется. Потом он резко падает.
Ток соленоида, при котором анодный ток начинает падать, называют критическим. Его находят пересечением двух прямых на графике. Так повторяют для четырёх разных анодных напряжений.
При критическом поле электрон летит по окружности радиусом R/2, где R — расстояние от катода до анода. Отсюда формула (2.6) методички:
Поле внутри длинного соленоида, формула (2.7):
Подставляем поле в первую формулу и получаем рабочую формулу (2.8), μ = 1:
μ0 = 4π·10⁻⁷ Гн/м, R = 8 мм. Густоту намотки n система показывает на первом шаге отчёта.
Катод не бесконечно тонкий и стоит не точно по оси анода, а электроны вылетают с разной скоростью. Поэтому часть электронов ещё долетает до анода и после критического поля, и спад получается наклонным.
Через точки до спада проводят горизонтальную прямую, через точки на участке спада — наклонную. Ток соленоида в точке их пересечения и есть критический. Калькулятор на шаге 3 делает это за вас.
Девять: несколько точек до спада, несколько на самом спаде и несколько после него. Серий четыре, у каждой своё анодное напряжение.
Список всех работ, для которых есть расчёт, — на странице лабораторных по физике. Ссылки на соседние работы есть и внизу этой страницы.