Лабораторная работа № 4.1 по дисциплине: Физика. Семестр 1-й. Вариант № 9

Работа 4.1
1. Цель работы
Познакомиться с законами движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях, определить удельный заряд электрона с помощью цилиндрического магнетрона.
2. Основные теоретические сведения
Магнетроном называется электровакуумное устройство, в котором движение электронов происходит во взаимно перпендикулярных электрическом и магнитном полях. Магнетрон является источником электромагнитного излучения СВЧ диапазона.
В нашей работе магнетрон представляет собой радиолампу - диод прямого накала, электродами которой являются коаксиальные цилиндры. Радиолампа помещена во внешнее магнитное поле, создаваемое соленоидом с током (рис.1).
При этом силовые линии электрического поля имеют радиальное направление, а линии магнитной индукции совпадают с осью электродов (рис.2).
Движение электрона в электромагнитном поле подчиняется второму закону Ньютона:
где r - радиус- вектор, m - масса электрона, e - абсолютная величина заряда электрона, V - скорость электрона, E - вектор напряженности электрического поля, В - вектор индукции магнитного поля.
Траектория движения заряженной частицы в электромагнитном поле существенно зависит от величины удельного заряда- отношения заряда к массе частицы. Уравнение траектории можно получить из решения уравнения (1), но даже в случае цилиндрической симметрии это уравнение не имеет решения в аналитическом виде.
Рассмотрим на качественном уровне движение электрона в цилиндрическом магнетроне. Для упрощения предположим, что электроны вылетают из катода с нулевой начальной скоростью, их движение происходит в плоскости, перпендикулярной оси электродов, а радиус катода много меньше радиуса анода.
При протекании тока в цепи накала в результате термоэлектронной эмиссии с катода в лампе образуются свободные электроны. Эмиттированные катодом электроны под действием электрического поля движутся к аноду, и в анодной цепи возникает электрический ток. Постоянный ток в обмотке соленоида создает магнитное поле, искривляющее траекторию движения электронов.
Выясним характер движения электронов в магнетроне. В электрическом поле на электрон действует сила F = eE, вынуждающая его двигаться с ускорением в направлении, противоположном вектору Е. Эта сила совершает работу, которая ид.т на изменение кинетической энергии электрона. Скорость электронов вблизи анода может быть найдена из закона сохранения энергии:

Коментарии: Уважаемый слушатель, дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: физика (1сем)
Вид работы: Лабораторная работа
Оценка:Зачет
Дата оценки: 05.02.2013
Рецензия: Ваша лабораторная работа 4.1 проверена. Экспериментальный результат правильный.
Работа зачтена. Стрельцов Александр Иванович.