Wstęp teoretyczny.
Jeżeli w jednorodnym polu magnetycznym wstrzelimy prostopadle do linii sił tego pola elektron
(o ładunku = -e) z prędkoœcią n ,to na ten ładunek działa siła:
gdzie:
-wektory pola elektrycznego i indukcji magnetycznej;
q-dodatni ładunek próbny;
-wektor prędkoœci ładunku;
W tym przypadku =0,a q=-e,co prowadzi do związku :
Wynikiem działania siły na elektron będzie zakrzywienie jego toru w płaszczyznie prostopadłej do kierunku wektora .Ponieważ elektron wciąż porusza się w kierunkach prostopadłych do ,to kąt a stale wynosi p/2 i wartoœć bezwzględna siły Lorentza jest stała ,a więc torem elektronu jest okrąg .Zjawisko to zwie się
efektem magnetronowym .Posłuży ono do wyznaczenia wartoœci e/m.
Aby tego dokonać należy okreœlić równoczeœnie trzy wielkoœci fizyczne :wielkoœć indukcji magnetycznej,prędkoœć wstrzelenia elektronu w pole oraz promień okręgu ,po którym on krąży w polu magnetycznym.Trudno jest wyznaczyć przy ustalonym polu magnetycznym krzywiznę toru elektronu ,więc w ćwiczeniu odbędzie się postępowanie odwrotne -- poszukamy pola o takiej indukcji B ,aby elektron krążył z góry wyznaczonym torze (okreœl. r).
Do tego służy dioda lampowa ,w której cienki drut (katoda) umieszczony jest w osi cylindrycznej anody .Elektrony wychodzące z tejże katody biegną promieniœcie do anody uzyskując przy tym prędkoœć
gdzie Ua jest napięciem przyłożonym między katodę i anodę .
W diodzie lampowej o promieniach anody i katody (odpowiednio ra i rk ;ra <rk)
tor elektronowy zostanie tak zakrzywiony ,aby był on styczny do powierzchni anody,czyli promień musi wynosić:
Wartoœć indukcji w której sytuacja ta nastąpi nazwiemy krytyczną i oznaczymy Bkr
Dioda lampowa umieszczona jest w polu magnetycznym wytwarzanym przez cewkę z prądem .Znając natężenie w polu magnetycznym prądu I płynącego w solenoidzie można wyznaczyć indukcję magnetyczną pola w pobliżu œrodka cewki za pomocą wzoru :
B = b I
gdzieb oznacza empirycznie wyznaczoną stałą .
Rys. Układ w którym jest badany efekt magnetronowy
W doœwiadczeniu badana jest zależnoœć prądu anodowego Ia funkcji B przy ustalonym napięciu anodowym