1. CZĘŚĆ TEORETYCZNA.

Postulat istnienia ładunku elementarnego został potwierdzony doświadczalnie na przełomie ubiegłego wieku. J.J.Thomson wykazał, że stosunek ładunku do masy cząstek jest stały i wynosi 1,7⋅10¹¹ C/kg. Sam ładunek elementarny wyznaczył R.A.Millikan.

Prąd może płynąć wtedy, gdy istnieją elektrony. Wprawdzie w każdym przewodniku istnieją elektrony, lecz nie mogą one opuścić powierzchni. Elektrony mogą opuścić przewodnik pod wpływem czynników zewnętrznych takich jak: silne pole elektryczne, wysoka temperatura przewodnika (termoemisja), oswietlanie jego powierzchni (fotoemisja) oraz przez bombardowanie powierzchni przez inne cząstki.

W skutek zjawiska termoemisji elektrony przyspieszane przez pole elektryczne zmierzają po promienistej trajektorii do katody. Pod wpływem pola magnetycznego coraz mniej elektronów osiąga-dolatuje do katody co powoduje zmniejszenie się natężenia prądu I mierzonego, aż do - w przypadku teoretycznym - całkowitego zaniku prądu anodowego i_a.

Podczas przebywania swej drogi elektron znajduje się pod działaniem siły Lorentza:

Zakładając, że prędkość początkowa elektronu jest równa zeru, oraz biorąc pod uwagę, że ,
,
,
, drugą zasadę dynamiki Newtona, oraz zasadę zachowania energii cząstki poruszającej się w polu magnetycznym, otrzymamy wyrażenie, które pozwala nam obliczyć ładunek właściwy elektronu:

Ruch ładunku właściwego elektronu we wzajemnie prostopadłych polach elektrycznym i magnetycznym jest zjawiskiem występującym w magnetronie czyli w lampie dwuelektrodowej o cylindrycznej anodzie i katodzie, która jest względem anody ustawiona cylindrycznie. Osiowo ustawiona katoda jest położona w równoległym do osi lampy polu magnetycznym, które wytworzone jest przez solenoid.

Ze strony pól elektrycznego i magnetycznego na poruszające się elektrony działa siła Lorentza:

Rys.1. Siły działające na elektron

Pod wpływem tej siły tor elektronu ulega zakrzywieniu w sposób pokazany na rys.2, zmienia się pęd. Po przebyciu różnicy potencjałów U_a prędkość elektronów określona będzie równaniem:

Rys.2. Zakrzywienie toru elektronów w polu magnetycznym.

Krzywoliniowe tory elektronów nazywamy kardioidami. Jeśli przez cewkę nie płynie prąd, to indukcja magnetyczna B = 0 i elektrony biegną promieniście do anody ze wzrostem wartości B elektrony poruszają się po spiralach o coraz mniejszym promieniu krzywizny. Teoretycznie dla B = B_k powinniśmy obserwować zanik prądu anodowego. Ilustruje to zjawisko rys.3.

Wyszukiwarka