Файл: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Отчет по практике

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.11.2023

Просмотров: 23

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»
Филиал в г. Верхняя Салда

Кафедра физики

Отчёт

пo лабораторной работе

ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА



Студент(ка) Решетникова М.Д. Группа НМТВ-113202-ВС Дата 13.04.2022 г.


    1. Цель работы.

Измерение удельного заряда электрона с помощью вакуумного диода, по вольт-амперной характеристике, используя уравнение Богуславского-Ленгмюра (закон 3/2) и с помощью магнетрона.


    1. Расчетные формулы.

Ua = Uаб –Ia R1 –I Rкатод,

где IRкатод – падение напряжения на подогревателе, IRкатод = 3,17 В;

Ia R1 – падение напряжения на сопротивлении R1, R1 = 1 кОм.
e/m = k/ (32ε02S2/(81r4)),

где S– площадь анода; r– расстояние
между анодом и катодом.
e/m= 8Uа(l2+d2)/(0rNIкр)2,

где l– длина обмотки соленоида;

d– диаметр обмотки соленоида;

r – расстояние между анодом и катодом;

N– число витков обмотки соленоида;

Iкр– критическое значение тока в соленоиде.


    1. Принципиальная схема установки (рис. 1, рис.2).




Рис. 1. Принципиальная схема установки

Для определения удельного заряда электрона с помощью вакуумного диода собирают электрическую цепь, принципиальная схема которой приведена на рис.1.
Для измерения удельного заряда электрона с помощью магнетрона собирают электрическую цепь, принципиальная схема которой приведена на рис. 2.
I Ia

mA mA

3 1 R1 2
Д

E1 С А E3

К

R2 E2

Рис. 2. Принципиальная схема установки
Анод вакуумного диода Д, находящегося в миниблоке
«Магнетрон» 1, через токоограничительное сопротивление R1 и миллиамперметр 2 подключен к источнику постоянного напряжения Е3 «+15В». Цепь подогревателя вакуумного диода и катод К через токоограничительный резистор R2 подключены к источнику постоянного напряжения Е2 «– 15В». Соленоид С через миллиамперметр 3 подключен к источнику регулируемого напряжения Е1 «0 …+15В». Изменяя выходное напряжение источника Е1, можно изменять ток Iв соленоиде С, меняя тем самым индукцию магнитного поля внутри соленоида и ток анода Iа.

Параметры вакуумного диода 3Ц18П: S = 5,11*10-5 м2; r = 3*10-3 м,

∆r = 1,5*10-4 м.
Параметры магнетрона: d= 3,7*10-2 м, ∆d = 1,85*10-3 м, l = 3,6*10-2 м,

∆ l = 1,85*10-3 м, N = 2800, Ua = 15B, ∆ Ua = 0,75B, Δ Iкр = θосн


    1. Средства измерений и их характеристики.


Таблица 1


Средства измерения
Предел измере- ний
Цена деления
Класс точности

Миллиамперметр Ia
2 мА
0,001
2

Миллиамперметр I
200 мА
0,1
2

Вольтметр
200 В
0,1
1,2



    1. Результаты измерений и их обработка. Таблица 2




№ п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Uаб, В
13,7
14,8
15,7
16,7
17,7
18,7
19,8
20,7
21,8
22,8

Iа, А
0,514
0,574
0,628
0,689
0,749
0,816
0,885
0,951
1,027
1,098

Uа, В
10,02
11,06
11,90
12,84
13,78
14,71
15,75
16,58
17,60
18,53

Iа2,А*10-6
0,264
0,329
0,394
0,475
0,561
0,666
0,783
0,904
1,05
1,21

Uа3, В*103
1,00
1,35
1,69
2,12
2,62
3,19
3,90
4,56
5,45
6,36


Точки (Ia2 ,Ua3) представлены на графике.

Принимаем Ua3за Х, а Iа2 за Y и применяем метод наименьших квадратов

<x> = 3,22*103 <y> = 6,64*10-7 <xy>= 2,66*10-3


<x2> = 13,3*106 <y2> = 5,31*10-13

175,6*10-12
97,64*10-9
Стандартное отклонение для величин k и b определяются следующим образом:



1,28*10-12


8,36*10-9

0,6935*10-15


Случайные погрешности:
2,31*1,28*10-12 = 2,957*10-12

2,31*8,36*10-9 = 1,931*10-8
и, окончательно
k = k0±εk = 175,6*10-12± 2,957*10-12
b = b0±εb = 97,64*10-9± 1,931*10-8


Коэффициент корреляции:
0,999

k=175,6*10-12 Δ k=2,951*10-12 RXY=0,999 , P = 0,95.
Следовательно,
= 176*109 Кл/кг
=2,96*109 Кл/кг

Таблица 3


№ п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

I, A∙10-3
130,6
132,8
135,4
138,3
141,1
144,0
146,9
149,6
152,9
155,6

Iа, A∙10-3
1,70
1,70
1,69
1,67
1,66
1,64
1,62
1,60
1,56
1,49



№ п/п
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

I, A∙10-3
158,2
160,9
163,7
166,1
168,8
171,5
174,2
176,9
179,4
182,0

Iа, A∙10-3
1,42
1,34
1,27
1,20
1,13
1,08
1,03
0,99
0,96
0,92

Смотрите также файлы