2086247368determinarea Sarcinii Specifice A Electronului Prin Metoda Magnetronului [PDF]

Zitiervorschau

Determinarea sarcinii specifice a electronului prin metoda magnetronului

1.Consideraţii teoretice Particulele încărcate electric sunt caracterizate de doi parametri : q- sarcina electrică cu semnul ei şi mmasa particulei. Raportul celor doi parametri ai unei particule încărcate, , este numit sarcina specifică şi este determinat studiind mişcarea particulelor încărcate în câmpuri electrice, respectiv magnetice. Asupra unei particule încărcate cu sarcina q ce se deplasează rectiliniu cu viteza electric de Lorentz

şi câmpul magnetic caracterizat de inducţia magnetică

şi intră în câmpul acţionează forţa

(1) ce va determina modificarea traiectoriei rectilinii a particulei. În această lucrare ne vom opri asupra acţiunii câmpului magnetic ce va obliga particula încărcată, ce intră perpendicular pe liniile de camp, să se deplaseze pe o traiectorie circulară a cărei rază o determinăm din condiţia de egalitate a forţei centripete, forţa Lorentz în acest caz şi care este dată de expresia , cu forţa centrifugă (2) unde R reprezintă raza traiectoriei. Pe de altă parte particula ajunge la viteza v prin accelerare la diferenţa de potenţial Ua fapt ce se reflectă în teorema energiei cinetice (3) Eliminând viteza v între relaţiile (2) şi (3) vom obţine pentru sarcina specifică expresia (4) unde ţinând cont de faptul că pentru un solenoid inducţia magnetică B a câmpului magnetic creat de acesta este proporţional cu intensitatea curentului, , ce trece prin solenoid, inducţia având expresia B=K Ic , obţinem (5) unde

7.15 · 10

este constanta aparatului.

2. Prezentarea instalaţiei experimentale Instalaţia experimentală este compusă dintr-un tub electronic cu doi electrozi, a cărei secţiune este prezentată în Figura 1, având o construcţie specială : catodul este filiform, iar anodul este cilindric cu catodul ca axă de simetrie. Acest tub , numit magnetron este plasat în interiorul unui solenoid în aşa fel încât direcţia vectorului inducţie magnetică

coincide cu axa de simetrie a magnetronului.

Figura 1 Când solenoidul nu este alimentat electronii emişi de catod vor ajunge la anod, deplasându-se radial sub acţiunea cîmpului electric determinat de tensiunea aplicată magnetronului. Când solenoidul este alimentat asupra electronilor emişi de catod va acţiona forţa Lorentz şi traiectoria lor se curbează. În funcţie de viteza pe care o au electronii emişi de catod traiectoria unora se va închide în spaţiul dintre anod şi catod şi ca urmare aceştia nu vor mai ajunge pe anod ceea ce va provoca o scădere a curentului anodic al magnetronului. In Figura 2 este prezentată schema instalaţiei experimentale ce cuprinde două circuite : circuitul anodic şi circuitul pentru realizarea câmpului magnetic

Figura 2 3. Modul de lucru 1. Scopul lucrării îl constituie determinarea sarcinii specific a electronului 2. Se identifică componentele din schema experimentală 3. Se alimentează cu tensiunea anodică magnetronul prin circuit stabilindu-se curentul anodic. Alimentarea se face cu trei tensiuni anodice diferite. 4.Se modifică rezistenţa reostatului astfel ca prin solenoid curentul să aibă valorile din Tabelul de mai jos şi se citeşte valoarea curentului anodic până când curentul anodic se anulează.

Ua =

[V]

I[A] 0 0,5 1 1,5

i[mA]

Ua =

[V]

I[A] 0 0,5 1 1,5

i[mA]

Ua =

[V]

I[A] 0 0,5 1 1,5

i[mA]

I[A] 2 2,5 3 3,5

i[mA]

I[A] 4 4,5 5 5,5

i[mA]

I[A] 6 6,5 7 7,5

i[mA]

I[A] 8 8,5 9 9,5

i[mA]

I[A] 2 2,5 3 3,5

i[mA]

I[A] 4 4,5 5 5,5

i[mA]

I[A] 6 6,5 7 7,5

i[mA]

I[A] 8 8,5 9 9,5

i[mA]

I[A] 2 2,5 3 3,5

i[mA]

I[A] 4 4,5 5 5,5

i[mA]

I[A] 6 6,5 7 7,5

i[mA]

I[A] 8 8,5 9 9,5

i[mA]

4. Prezentarea rezultatelor 1. Dependenţa dintre cei doi curenţi va avea o formă asemănătoare cu cea din Figura 3.

Figura 3 La valori mici ale câmpului magnetic curentul anodic scade puţin sau deloc pentru că traiectoriile electronilor, chiar dacă sunt curbate, încă nu se închid în interiorul magnetronului şi electronii ajung aproape toţi sau toţi la anod. Mărind intensitatea curentului prin soldenoid curentul anodic începe să scadă tot mai accentuat remarcându-se existenţa unui punct de inflexiune pentru care

este maxim.

2. Valoarea critică a curentului prin solenoid, Ic, se determină ducând o tangentă prin punctul de inflexiune la graficul i=f(I) tangentă ce va intersecta axa absciselor ,iar punctul de intersecţie reprezintă chiar valoarea căutată.

3. Valoarea astfel determinată se introduce în Tabelul de mai jos şi se calculează sarcina specific ă cu relaţia (5)

Nr.crt. 1 2 3

Ic [A]

q/m [C/kg]

[C/kg]

Δ q/m [C/kg]

σq/m [C/kg]

[C/kg]

σq/m