Celem ćwiczenia jest znalezienie wartości krytycznej indukcji pola magnetycznego, przy której wystąpi sytuacja zakrzywienia toru elektronu w taki sposób, aby był on styczny do powierzchni anody. Należy też wyznaczyć stosunek e do m , oraz zbadać zależność prądu anodowego I_A funkcji indukcji B przy ustalonym napięciu anodowym.

Jeżeli w jednorodnym polu magnetycznym wstrzelimy prostopadle do linii sił tego pola elektron

(o ładunku = -e) z prędkością ν ,to na ten ładunek działa siła:

gdzie:

-wektory pola elektrycznego i indukcji magnetycznej;

q - dodatni ładunek próbny;

-wektor prędkości ładunku;

W tym przypadku
= 0, a q = -e, co prowadzi do związku :

Wynikiem działania siły na elektron będzie zakrzywienie jego toru w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku wektora
.Ponieważ elektron wciąż porusza się w kierunkach prostopadłych do
, to kąt α stale wynosi π/2 i wartość bezwzględna siły Lorentza jest stała, a więc torem elektronu jest okrąg .Zjawisko to zwie się efektem magnetronowym. Posłuży ono do wyznaczenia wartości e/m.

Aby tego dokonać należy określić równocześnie trzy wielkości fizyczne :wielkość indukcji magnetycznej, prędkość 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 (określ. r).

Do tego służy dioda lampowa ,w której cienki drut (katoda) umieszczony jest w osi cylindrycznej anody .Elektrony wychodzące z tejże katody biegną promieniście do anody uzyskując przy tym prędkość

gdzie Ua jest napięciem przyłożonym między katodę i anodę .

W diodzie lampowej o promieniach anody i katody (odpowiednio ra i rk ;ra <rk)

tor elektrony zostanie tak zakrzywiony ,aby był on styczny do powierzchni anody, czyli promień musi wynosić:

Wartość indukcji w której sytuacja ta nastąpi nazwiemy krytyczną i oznaczymy B_kr

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 środka cewki za pomocą wzoru :

B = β I

gdzieβ oznacza empirycznie wyznaczoną stałą .

Rys. Układ w którym jest badany efekt magnetronowy

W doświadczeniu badana jest zależność prądu anodowego Ia funkcji B przy ustalonym napięciu anodowym