Определение удельного заряда частицы методом отклонения в магнитном поле. Московский автомобильно - дорожный институт ( Государственный технический университет) Волжский филиал Журнал- отчет О выполнении лабораторных работ по физике Магнетизм. Оптика. Выполнил: студент ______________________________ группа _______________________________ факультет____________________________ бригада_____________________________ Защита:____________________________________________ Чебоксары- 2013 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. Определение удельного заряда частицы методом отклонения в магнитном поле. Цель работы: · Знакомство с компьютерным моделированием движения заряженной частицы. · Экспериментальное определение удельного заряда частицы. · Ознакомление с принципом работы масс- спектрометра. Краткая теория: Сила Лоренца – это сила, с которой магнитное поле действует на движущийся заряд. Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки: если вектор магнитной индукции входит в ладонь, а четыре пальца совпадают с направлением скорости движения частицы, то отогнутый на большой палец покажет направление действия силы на положительный заряд. Если частица влетает в магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции, то частица будет двигаться по окружности. Согласно второму закону Ньютона:  Отсюда удельный заряд будет равен (1) Удельным зарядом частицы называется отношение заряда частицы к ее массе. Т.к. движение по окружности периодическое, то период обращения частицы будет равен: и не будет зависеть от скорости частицы. Если частица влетает в поле под углом, меньшим чем , то она будет двигаться по спирали. Масс – спектрометром называется прибор для разделения ионизированных частиц по их массам, основанный на воздействии электрических и магнитных полей на пучки ионов, летящих в вакууме. Порядок выполнения работы: 1. Откройте программу « Масс – спектрометр»  2. Установите значение вектора магнитной индукции для вашей бригады В=_______ мТл 3. Выберите первый изотоп  4. Установите минимальное значение скорости м/с 5. Нажмите кнопку старт и запустите секундомер в тот момент, когда частица влетит в магнитное поле. Зафиксированное по прилету последней частицы время запишите в таблицу. 6. Запишите в таблицу значения радиусов окружностей, по которым движутся частицы. 7. Последовательно увеличивая скорость на м/с проведите все измерения, записывая значения в таблицу №1 8. Вычислите по формуле (1) удельные заряды изотопов углерода и впишите соответствующие значения в таблицу № 1 Таблица №1 м/с | | | | | | | | | | | ,м | | | | | | | | | | | ,м | | | | | | | | | | | , с | | | | | | | | | | | ,Кл/кг | | | | | | | | | | | , Кл/кг | | | | | | | | | | | Табличные значения | = | | | = | | | | | | | = = 9. Выберите на экране изотоп , установите соответствующее значение магнитной индукции В= ___________ мТл и выполните измерения с пункта 3 до пункта 6. Таблица №2 м/с | | | | | | | | | | | ,м | | | | | | | | | | | ,м | | | | | | | | | | | , с | | | | | | | | | | | ,Кл/кг | | | | | | | | | | | , Кл/кг | | | | | | | | | | | Табличные значения | = | | | = | | | | | | | 10. Вычислите по формуле (1) удельные заряды изотопов урана и впишите соответствующие значения в таблицу № 2 = = 11. Постройте для двух таблиц график зависимости времени пролета изотопов в камере масс- спектрометра от их скорости и сделайте вывод по результатам анализа этого графика. Выполните оценку погрешностей. Вывод: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________- Вопросы для самоконтроля: 1. Какая сила называется силой Лоренца? 2. Почему сила Лоренца не совершает работу? 3. Как определяется направление силы Лоренца? 5. Определите удельный заряд иона, который в масс- спектрометре совершает один оборот за 628 мкс, двигаясь в однородном магнитном поле с индукцией 50 мТл. 6. Два электрона движутся в одном и том же магнитном поле по орбитам разных радиусов. Сравните их угловые скорости, если известно, что радиус движения первой частицы больше, чем у второй. 7. Опишите движение заряженной частицы в магнитном поле, если ее скорость составляет угол меньше с направлением вектора магнитной индукции. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. |