Теория метода

Электроны ускоряются в электрическом поле и входят в магнитное поле перпендикулярно движению. Если электрон массой и зарядом величины ускоряется разностью потенциалов , ему сообщается кинетическая энергия:

(6)

где - скорость электрона.

В магнитном поле сила Лоренца, действующая на электрон, движущийся со скоростью , равна

.

Так как по II закону Ньютона центробежная сила равна силе Лоренца, то скорость электрона равна:

, (7)

где - абсолютная величина .

Из выражений (6) и (7) следует, что

. (8)

По закону Био-Савара-Лапласа для магнитной индукции кругового витка с током в точке, лежащей на оси витка и отстоящей от центра витка на расстоянии z получаем:

где - магнитная постоянная, R - радиус катушки.

При гельмгольцевом расположении двух катушек с количеством витков в центре между катушками на основании принципа суперпозиции получаем:

(9)

Для катушек, используемых в данной работе R= 0,2 м и n= 154.

Подставляя (3) в (2) получим формулу для вычисления удельного заряда электрона:

(10)

 

 

Описание установки

Рисунок 3 - Экспериментальная установка для определения удельного заряда электрона

Две катушки расположены в параллельных плоскостях так, что их центры лежат на одной прямой. Поскольку ток должен быть одинаковым в обеих катушках, используется последовательное подключение. Максимальное значение допустимого непрерывного тока не должно превышать 5А. При соблюдении полярности магнитного поля в затемненной комнате можно увидеть изогнутую светящуюся траекторию. При изменении магнитного поля (тока) и скорости электронов (ускоряющей разности потенциалов) можно изменять радиус орбиты, таким образом, чтобы он совпадал с радиусом, определенным светящимися траекториями. При этом радиус окружности составляет 2, 3, 4 или 5 см.