Ө. Жәнібеков атындағы Оңтүстік Қазақстан
жүктеу/скачать 2.36 Mb. Pdf көрінісі
|
|
(7) Егер 𝐵 < 𝐵 кр мән болса, онда барлық электрондар анодқа жетеді және анодтық ток,магнит өрісі болмаған кездегідей мәнге ие болады (2-суреттегі графиктің көлденең қимасы). Егер 𝐵 > 𝐵 кр болса, онда электрондар анодқа жетпейді және шам арқылы өтетін ток нөлге тең. 𝐵 = 𝐵 кр кезінде ток күрт төмендеуі керек (2-суреттегі графикте үзік сызық), бірақ қисық сызықтың бірқалыпты прогрессиясы байқалады. Бұл бірқатар себептерге байланысты: катод пен анодтың дәл емес коаксиалдылығы, аймақтвқ әсерлері, катодтан әртүрлі жылдамдықтағы электрондардың шығарылуы және т.б. 𝐵 кр магнит өрісінің индукциясының критикалық мәнін анықтап және (7) қатынасын пайдалана отырып, электронның меншікті зарядын есептеуге болады. 𝑒 𝑚 = 8𝑈 𝑎 (𝐵 кр 𝑟) 2 (8) Индукция қысқа соленоид өрісінің формуласы арқылы есептеледі: B = μ 0 IN(cosα 1 −cosα 2 ) 2l (9) 𝜇 0 = 4𝜋 ∗ 10 −7 Гн/м – магнит тұрақтысы, 𝐼 −орамда ағып жатқан ток, 𝑁 −электромагниттік айналымдар саны, 𝑙 - орама ұзындығы; 𝛼 1 , 𝛼 2 бұрыштар 3- суретте көрсетілген. шамды соленоидцентріне қойғанда 𝑐𝑜𝑠𝛼 1 = −𝑐𝑜𝑠𝛼 2 = 𝐼 √𝐼 2 + 𝑑 2 𝑑 -соленоидтың диаметрі. Косинус мәндерін формулаға (9) ауыстырып, B кр = μ 0 I кр N √I 2 +d 2 (10) 𝐼 кр − критикалық индукция 𝐵 кр мәнге сәйкес келетін соленоидтағы ток мәні (10) өрнекті ескере отырып, электронның меншікті зарядын анықтауға арналған есептеу формуласы (8) келесі форманы алады: 𝑒 𝑚 = 8𝑈 𝑎 (𝑙 2 +𝑑 2 ) (𝜇 0 𝐼 кр 𝑁) 2 (11) Критикалық токты 𝐼 кр анықтау үшін анодтық токтың соленоидтағы токқа тәжірибелік тәуелділігі қолданылады: 𝐼 𝑎 = 𝑓(𝐼) (4а сурет), сыртқы түрі сыртқы түрі 1-тәуелділікке ұқсас, - 𝐼 𝑎 = 𝑓(𝐵) соленоидтағы критикалық токта анодтық токтың 𝐼 а күрт төмендеуі байқалады. 𝐼 𝑎 = 𝑓(𝐼) қисығының тіктігі анодтық ток пен соленоидтағы токтың ∆𝐼 𝑎 ∆𝐼 өсулерінің қатынасымен көрсетілген -. Бұл жағдайда ∆𝐼 𝑎 ∆𝐼 = 𝑓(𝐼) қисығының максимумы (4б-сурет) 𝐼 кр қажетті мәнге сәйкес келеді . 4-сурет.критикалық токты анықтау Орнату сипаттамасы Электронның меншікті зарядын магнетрон әдісімен анықтау үшін электр тізбегі жиналады, оның диаграммасы 5-суретте көрсетілген,сызба 6- суретте. 5-сурет.Электрлік диаграмма 1 - тұрақты кернеу көзі <<+15 В»; 2 - анодтық токты өлшеуге арналған мультиметр (режим А - 2 мА, COM кірістері, мА); 3 - вакуумдық диод: 4- электромагниттік; электромагниттік токты өлшеуге арналған; 5-мультиметр (режим A. 200 мА, COM кірістері, 4); 6 - реттелетін тұрақты кернеу көзі <<0...+15 В»; 7 катодты жіптің кернеуі; 8 - «Магнетрон» шағын блок. Вакуумдық диод 3 тұрақты кернеу көзіне <<+15 В қосылған». Шамның анодтық тогы / сандық мультиметрмен өлшенеді 2. Кернеу Ол шамның жібіне «-15 В» тұрақты кернеу көзінен беріледі. Диод соленоидтың ішіне шам анодының осі соленоидтың осімен сәйкес келетіндей етіп орнатылады. 4 соленоид өрісін жасайды, оның индукциясы токты өзгерту арқылы реттеледі 𝐼 орамдағы кернеуді орнату түймелері «0...15 В» (14- тармақ, 1-сурет, 6-бет). Соленоид орамындағы ток күші мультиметрмен 5 өлшенеді. Жұмыстың орындалу реті Өлшемдерді алу 1. Электр тізбегін суретте көрсетілген сым схемасына сәйкес құрастырыңыз.6—сурет 2. 2. «Сеть» түймесін пайдаланып кернеу генераторының блогын қуат көзін қосыңыз. «Исходная установка» түймесін басыңыз (19-тармақ, 6-бетте 1-суретті қараңыз). 3. «0...15 В» кернеуді орнату түймелерін пайдаланып (14-позиция, 1- бет.6) электромагниттік орамдағы токты 𝐼 ≥90 мА орнатыңыз және анодтық токтың алынған мәндерін өлшеңіз.2 мультиметр арқылы нәтижелерді (мәндер 𝐼 және 𝐼 𝑎 ). кестеге жазыңыз. Токты = 2,5 мА- дан 200 мА-ға дейін арттыра отырып, өлшеулерді орындаңыз. 4. Кернеу генераторы блогы мен мультиметрлік блоктың қуат көзін өшіру үшін «Сеть» түймесін пайдаланыңыз. 6-сурет сызба нұсқа. Магнетронның параметрлері d=37 мм, 1=36 мм, N= 2800 айналым, g = 3 мм, 4 = 15 В 𝐼,мА 90 ... 200 𝐼 𝑎 ,мА ∆𝐼, мА ∆𝐼 𝑎 ,мА ∆𝐼 𝑎 ∆𝐼 ,мА Өлшеу нәтижелерін өңдеу 1. Анодтық ток ∆𝐼 𝑎 = 𝐼 𝑎 𝑖 − 𝐼 𝑎 𝑖+1 , ал соленоидтағы ток күші ∆𝐼 = 𝐼 𝑖 − 𝐼 𝑖+1 өзгерісін (азаюын) табыңыз. ∆𝐼 𝑎 ∆𝐼 Мәнді есептеңіз.Нәтижелерді кестеге жазыңыз. 2. Бір парақта (графиктің бір өрісінде, 4-суретті қараңыз) екі тәуелділікті 𝐼 𝑎 = 𝑓(𝐼) және ∆𝐼 𝑎 ∆𝐼 =𝐼 𝑎 = 𝑓(𝐼) сызыңыз. 3. Туынды графигіндегі ∆𝐼 𝑎 ∆𝐼 =𝐼 𝑎 = 𝑓(𝐼 )максимумның орны бойынша соленоид орамындағы критикалық токтың 𝐼 кр мәнін анықтаңыз. 4. (11) формуланы пайдаланып, электронның меншікті зарядын есептеңіз 5. Алынған мәнді бірінші кестемен салыстырыңыз (анықтамалық деректер бойынша 𝑒 𝑚 = 1.7588047 ∗ 10 11 Кл/кг) және формула арқылы өлшеу нәтижесінің салыстырмалы қателігін бағалаңыз. 𝛿 = ( 𝑒 𝑚 ) таб −( 𝑒 𝑚 ) экс ( 𝑒 𝑚 ) таб 100% 6. Қорытындыда электронның меншікті зарядын анықтау үшін қолданылатын әдіске талдау жасаңыз: жүйелі және кездейсоқ қателердің ықтимал көздерін, оларды жою немесе азайту жолдарын көрсетіңіз. Бақылау сұрақтары 1. Электр және магнит өрістерінде зарядталған бөлшекке әсер ететін 𝐹 эл және 𝐹 л күштерінің формулаларын жазыңыз. 2. Қандай параметрлер (жылдамдық пен үдеу a, a, a, қисықтық радиусы траекториялар) зарядталған бөлшек қозғалғанда өзгереді: a. а) электростатикалық өріс сызығына белгілі бір бұрышта, b. б) Лоренц күшінің әсерінен? 3. Анықтау үшін қандай теңдеулерді қолдану керек: a. а) электр өрісіндегі зарядталған бөлшектің жылдамдығын, b. б)магнит өрісіндегі электрон траекториясының қисықтық радиусы? 4. Катодтан анодқа қарай қозғалатын электронға магнетронға әсер ететін 𝐹 эл және 𝐹 л күштерінің бағытын суретте көрсетіңіз. 5. Осы қозғалыс кезінде𝐹 эл және 𝐹 л күштерінің модульдері қалай және неге өзгереді? 6. Магнетрондағы электрон қозғалысы жылдамдығының векторы мен модулі неге байланысты? 7. Суретте магнетрондағы векторлар Е мен В бағытын көрсетіңіз. 8. Магнетрондағы электрон траекториясының пішіні және 𝐵 кр критикалық индукцияның мәні немен анықталады? 9. Магнитрондағы электронның магнит индукциясының әртүрлі мәндеріндегі траекториясының пішінін суретте көрсетіңіз 𝐵 = 0;𝐵 = 𝐵 кр ;𝐵 < 𝐵 кр ; 𝐵 > 𝐵 кр 10. Мультиметрлердің электр тізбегіндегі мәнін көрсетіңіз. 11. Анодтық токт 𝐼 𝑎 магнетронның мәні қандай мәндерге тәуелді? 12. Анодтық ток 𝐼 𝑎 магнетронның шамасына қалай тәуелді, а)катодты жіп тогынан 𝐼 н ; б) анодтық кернеуден 𝑈 𝑎 ;в) электромагниттік орамдағы токтан I; г) соленоидтың айналым саны N бойынша? 13. Электронның меншікті зарядын 𝑒 𝑚 анықтау үшін есептеу формуласын шығару үшін қандай теңдеулер қолданылады? 14. 𝐼 𝑎 = 𝑓(𝐼) графиктердің нысанын түсіндіріңіз және ∆𝐼 𝑎 ∆𝐼 = 𝑓(𝐼) Көрсетіңіз. 15. Осы графиктерден критикалық ток 𝐼 кр анықтау әдісін көрсетіңіз. Әдебиет 1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Физика курсы. М.: Жоғары мектеп, 1989. - 23.3.§ 23.1, 2. Калашников С.Г. Электр.- М.: Наука, 1977. - §§ 178, 179, 182. |