Füüsika protokoll töös MAGNETRON (10)

Tallinna Tehnikaülikooli

Füüsika instituut

Üliõpilane:
Teostatud:
Õpperühm:
Kaitstud:
Töö nr. 18

OT allkiri :

MAGNETRON Töö eesmärk:

Elektroni erilaengu määramine magnetroni abil.

Töövahendid:
Magnetron, toiteplokk, milliampermeeter , ampermeeter, voltmeeter .
Skeem
Töö teoreetilised alused.
Tähtsateks elementaarosakesi iseloomustavaks suurusteks on nende laeng e ja mass m. Elektroni liikumine elektri- ja magnetväljas sõltub laengu ja massi suhtest
s.t. elektroni erilaengust. Uurides elektroni liikumist tuntud struktuuriga elektri- ja magnetväljas, saab määrata erilaengu. Üheks erilaengu määramise meetodiks on magnetroni meetod.
Magnetron kujutab endast kahe silindrilise elektroodiga elektronlampi, milles köetav katood on ümbritsetud koaksiaalse anoodiga, ja mis asetseb välises aksiaalses (teljesuunalises) magnetväljas. Magnetväli tekitatakse lampi ümbritseva solenoidi abil.
Magnetvälja puudumisel liiguvad kõik katoodist K väljuvad elektronid elektrivälja mõjul radiaalselt anoodile A ja anoodi vooluringi läbib vool, mille tugevus Ia oleneb anood - ja küttepingest.
Kui solenoidi abil tekitada magnetväli, siis lisaks elektrilisele jõule mõjub elektronile magnetiline Lorentzi jõud, mis on risti nii kiiruse kui ka magnetväljaga. Mida suurem on magneetiline induktsioon B seda suurem on trajektooride kõrvalekaldumine. Kui nõrga magnetvälja korral jõuavad kõik elektronid anoodile ja anoodvool püsib konstantsena, siis induktsiooni suurendamisel tekib moment, kus elektronide trajektoorid ei ulatu anoodini ja elektronid jõuavad katoodini tagasi. Anoodivool väheneb järsult nullini. Vastavalt induktsiooni väärtust nimetatakse kriitiliseks magnetiliseks induktsiooniks Bk. Edasisel induktsiooni suurendamisel trajektoorid kõverduvad veel tugevamini ning järelikult anoodvoolu tugevus jääb nulliks. Joonisel on toodud sõltuvused Ia=f(B) erinevate anoodpingete Ua korral. Vertikaalne anoodvoolu langevus (pidev joon) esineks siis, kui kõik elektronid väljuksid katoodist võrdse algkiirusega. Tegelikult väljuvad elektronid erinevate algkiirustega ning seetõttu toimub anoodvoolu langus teatud magnetilise induktsiooni vahemikus (katkendlik joon). Sama põhjustab ka elektroodide mittetäielik koaksiaalsus, mgnetvälja suuna kõrvalekaldumine elektroodide telje suunast , jääkgaaside olemasolu lambis jne.
Elektroni erialeng avaldub siin järgmiselt:
(1)
kus Ua on anoodpinge, Ra –anoodi raadius ja Rk –katoodi raadius.
Sellest valemist järeldub, et elektroni erilaengu arvutamiseks on vaja antud anoodpinge korral määrata kriitilise induktsiooni väärtus Bk ja teada anoodi ning katoodi raadiusi.
Töö käik.

Protokollige mõõteriistad ja katseseadme konstandid: Ra=5,3 mm; Rk=2,7 mm; solenoidi keerdude arv N=2067 ja solenoidi pikkus l=0,39 m.

Koostage skeem vastavalt joonisele. Anoodpinge ja solenoidivoolu reguleerimise potensomeetrid olgu nullasendis.

Paluge juhendajal kontrollida skeem ja anda tööülesanne.

Lülitage sisse toiteplokk. Pärast katoodi 10 minutilist soojenemist reguleerige anoodpinge juhendaja poolt antud väärtustele. Milliampermeetril valige selline mõõtepiirkond, et osuti hälve oleks maksimaalne.

Määrake anoodvoolu tugevuse sõltuvus solenoidivoolu tugevusest. Selleks suurendage solenoidivoolu tugevust nii, et anoodvoolu tugevus väheneks igal mõõtmisel kümnendiku kaupa esialgsest maksimaalsest väärtusest. Mõõtetulemused kandke tabelisse.

Joonestage sõltuvuse Ia=f(Ia) graafik .

Määrake graafiliselt kriitiline solenoidvoolu tugevus Isk. Selleks leidke graafikul selline punkt, milles temale tõmmatud puutuja tõus on maksimaalne.

Arvutage kriitiline magnetiline induktsioon valemist .

Arvutage valemist (1) elektroni erilaeng ja võrrelge tabeliandmetega.
Tabel.
Mõõtmise
Nr.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Is , A
Ia , mA
Ua= ………… V
Arvutused.
Kineetilise magneetilise induktsiooni veahinnang
Elektroni erilaengu veahinnang