Индукция магнитного поля соленоида, длина l которого соизмерима с диаметром d:

(2.10)

где Гн/м – магнитная постоянная; n – число витков соленоида на единицу его длины.

Таким образом, экспериментально определив В_кр, можно вычислить величину e/m. Для нахождения В_кр в лампе следует установить разность потенциалов между анодом и катодом и, включив ток в соленоиде, постепенно наращивать его, что увеличивает магнитное поле в лампе. Если бы все электроны покидали катод со скоростью, равной нулю, то зависимость величины анодного тока от величины индукции магнитного поля имела бы вид, показанный на рис. 2.3 (пунктирная линия). В этом случае при B<B_kp все электроны, испускаемые катодом, достигали бы анода, а при B>B_kp ни один электрон не попадал бы на анод. Однако некоторая некоаксильность катода и анода, наличие остаточного газа в лампе, падение напряжения вдоль катода, неоднородность поля соленоида по высоте анода и т.п. приводят к тому, что критические условия достигаются для разных электронов при различных значениях В. Все же перелом кривой остается достаточно резким и используется для определения В_кр.

Экспериментальная установка.

Основным элементом экспериментальной установки, содержащим соленоид, двухэлектродную лампу, является кассета ФПЭ – 03 “Заряд электрона”, к которой подключается источник питания ИП и измерительный прибор Щ4313, как это показано на рис. 3.4. Катушка-соленоид закреплен между панелями, внутри соленоида соосно с ним установлена электровакуумная лампа 6Ж32П.

Порядок выполнения работы

1. Подать напряжение на установку, включить источник ИП.

2. Установить анодное напряжение U_a=50 В по вольтметру ИП.

3. Изменяя ток в соленоиде от минимального (начального) значения до максимального через 0,1 А при постоянном анодном напряжении, снять сбросовую характеристику, т.е. зависимость анодного тока i_a от тока в соленоиде i_c (рис. 2.5). Значения анодного тока i_a, определяемые по прибору РА, и значения тока в соленоиде i_c, определяемые по показаниям амперметра ИП, занести в табл. 2.1.

4. Повторить пп. 2 и 3 при двух других значениях анодного напряжения (100 В и 120 В). Результаты измерений занести в табл. 2.1.

5. Для каждого значения анодного напряжения построить сбросовую характеристику, откладывая по оси ординат значения анодного тока, а по оси абсцисс - значения тока в соленоиде. Для нахождения критического значения тока в соленоиде i_kp провести до взаимного пересечения касательную к точке перегиба сбросовой характеристики (на участке до спада) и прямую, соответствующую изменению минимальных значений анодного тока (как показано на рис. 2.5). Занести полученные значения i_кр в табл. 2.2.

6. Для каждого критического значения тока в соленоиде рассчитать по формуле (2.10) индукцию магнитного поля. Длина намотки соленоида L=167 мм; диаметр намотки D=85 мм; число витков соленоида N=2700 шт; радиус анода r_a=1 мм; радиус катода r_k=0,1 мм.

7. Вычислить удельный заряд электрона e/m по формуле (2.9) для каждого значения критического поля в соленоиде и определить его среднее значение (e/m)_ср.

8. Вычислить погрешность полученной величины e/m.

Таблица 2.1

Ua= 50 В		Ua= 100 В		Ua= 120 В
ic, А	ia, mА	ic, А	ia, mА	ic, А	ia, mА

Таблица 2.2

Ua, В	ikp, А	Bkp, Тл	e/m, Кл/кг
50
100
120