home

№320 Определение удельного заряда электрона методом магнетрона

?
Лабораторная работа № 320

Лабораторная работа № 320
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА МЕТОДОМ
МАГНЕТРОНА
Введение. Удельным зарядом электрона называется отношение заряда
электрона к его массе – е/m. Эту величину можно определить различными
экспериментальными методами, в том числе и “методом магнетрона”. В основе
данного метода лежит идея использования двухэлектродной вакуумной лампы
(диода) с такой же конфигурацией электрического и магнитного поля как в
магнетроне – электровакуумном приборе, широко используемом в качестве
генератора электромагнитных колебаний сверхвысоких частот.
Движение электронов в диоде происходит в кольцевом пространстве,
заключенном между цилиндрическими коаксиальными электродами – катодом
и анодом. Длина электродов значительно больше расстояния между ними. В
любой точке этого пространства напряженность электрического поля Е
направлена к оси цилиндров вдоль радиусов. Магнитное поле создается
соленоидом, окружающим диода. Индукция магнитного поля В направлена
вдоль оси диода. Таким образом, электрон оказывается в скрещенных полях
(как в магнетроне!) и его специфическое движение определяется
ортогональностью и величиной этих полей. Начальную скорость электронов
при выходе из катода будем считать равной нулю.
Рассмотрим
траекторию
электронов,
z
v
движущихся под влиянием указанных полей. В
данном
случае
удобно
воспользоваться
vr
r
цилиндрической системой координат, в которой
.
положение электрона будем характеризовать
N

расстоянием от оси цилиндра r, углом  и
смещением вдоль оси z (рис.1).
x
Со стороны электрического поля на
электрон действует сила 
В

Fe  eE .
(1)
Напряженность электрического поля в
любой точке между коаксиальными цилиндрами
y
Е
совпадает с их радиусами и проекция на это
направление равна
x
U
1
Er  
,
(2)
Рис.1
ln ra rk  r

76