Краткие сведения из теории. Удельным зарядом частицы называется отношение заряда q этой частицы к ее массе m.

Удельным зарядом частицы называется отношение заряда q этой частицы к ее массе m.

В данной работе удельный заряд электрона определяется по характеру его движения в электромагнитном поле. Такая конфигурация электрического и магнитного полей (они взаимно перпендикулярны) применяется в магнетронах, которые являются генераторами электромагнитных колебаний сверхвысоких частот.

По этой причине такой способ определения удельного заряда частицы получил название «метод магнетрона».

Рассмотрим движение заряженной частицы в магнитном поле. Как известно, на заряженную частицу в магнитном поле действует сила Лоренца

.

В скалярном виде это выражение запишется:

,

где α – угол между векторами и . В лабораторной установке этот угол равняется 90⁰ и выражение упрощается:

. (9.1)

Сила Лоренца в этом случае выполняет роль центростремительной силы: тогда

, или (9.2)

где R – радиус окружности, по которой движется заряженная частица в поперечном магнитном поле.

Если частица движется еще и в продольном электрическом поле напряженностью Е из состояния покоя (υ₀=0),то на эту частицу будет действовать сила Кулона

которая согласно второму закону Ньютона сообщает частице ускорение и увеличивает ее скорость движения.

Согласно закона сохранения и превращения энергии кинетическая энергия W_К, которую приобретает частица, равна работе А, которую совершает электрическое поле, то есть

,

но кинетическая энергия , а работа электрических сил по перемещению заряженной частицы в электрическом поле под действием разности потенциалов U равна A=qU.

После подстановки имеем:

. (9.3)

Тогда .

Подставим (9.3) в выражение (9.2) и после преобразования получим формулу для нахождения удельного заряда частицы через экспериментально найденное величины U, R, B:

(9.4)

Дата добавления: 2015-11-04