Спосіб дослідження руху електронів в електричних і магнітних полях

Изобретение относится к способам исследования физических явлений в учебном процессе. Цель - расширение возможностей исследования движения электронов в электрическом и магнитном полях путем демонстрации релятивистской природы магнетизма. Способ исследования движения электронов в электрических и магнитных полях заключается во взаимной компенсации отклонений электронного луча ЭЛТ, вызываемых взаимно перпендикулярными электрическим и магнитным полями, действующими на пучок электронов, движущийся перпендикулярно к обоим полям, н измерении отклоняющего напряжения и тока. Т,ля достижения цели дополнительно измеряют ускоряющее напряжение , определяют электрическую постоянную путем изменения напряжения между отклоняющими пластинами, а затем определяют скорость света. 1 ит. Изобретение относится к способам исследования физических явлений в учебном процессе. Целью изобретения является расширение возможностей исследования движения электронов в электрическом и магнитном полях путем демонстрации релятивистской природы магнетизма. На чертеже представлен пример реализации способа. У С Т Р О Й С Т В О представляет собой ЭЛТ, содержащую электронную пушку I, нижние отклоняющие пластины 2, выполняющие роль горизонтальной корректировки электронного луча, верхние отклоняющие пластины 3, выполненные в виде плоского конденсатора с параллельными обкладками, прямолинейный провод ник 4, расположенный на цилиндрической горловине 5 ЭЛТ на уровне отклоняющих пластин 3, длина которого равна длине пластин, флуоресцентный экран 6, добавочный конденсатор 7. Способ заключается в следующем. Известно, что закон Кулона, описывающий взаимодействие неподвижных электрических зарядов, недостаточен для анализа взаимодействия движущихся зарядов, и это обуим-то причинам не проявляется, напнчер при 10 наличии электрического тока в проводнике , так как электрическое поле движущихся зарядов экранируется электрическим полем зарядов проводника противоположного знака. 15 Создаваемый электронной пушкой ] ЭЛТ электронный луч попадает в область , где одновременно может существовать магнитное поле, создаваемое током прямолинейного проводника 4 , а 20 также однородное электрическое поле, создаваемое верхней парой отклоняющих пластин 3. При движении электрона параллельно прямолинейному проводнику с током величина магнитной си- 25 ль' F M O i r H * действующей на движущийся заряд, определяется выражением, вытекающим из закона Кулона и релятивистской теории относительности, F = ( 30 Ы^ r ) e v > где I е Zo~ у сила тока в проводнике; заряд электрона; электрическая постоянная; расстояние от проводника до заряда. напряжения UПл , а также ускоряющего напряжения U ЇСя. • Скорость движения электронов о п ределяют по величине ускоряющего н а пряжения = 12 ^ U m уск (3) где m - масса электрона. Соотношение (2) с учетом (3) можно использовать для определения фундаментальной физической постоянной скорости света Id (4) Не изменяя величины полей, подключают последовательно с отклоняющими ппастинами 3 конденсатор 7 известной емкости С о . Теперь напряжение рас• распределится мажду двумя конденсаторами, соответственно электрическое поле отклоняющих пластин уменьшится и электронный луч сместится с центра окрана. Увеличивая напряжение, добиваются возвращения луча в центр экрана, что произойдет, когда напряжение на верхних пластинах станет равным предыдущему. Учитывая, что заряд на двух конденсаторах одинаков, определяют емкость конденсатора, образованного отклоняющими пластинами, (5) U где U напряжение на последователь35 ном соединении добавочного Под действием этой силы электроны конденсатора и отклоняющих в своем движении будут отклоняться, пластин. что приведет в конечном итоге к смеИспользуя формулу емкости плоского щению электронного луча на экране 6 40 конденсатора ЭЛТ. Подбором величины тока через (6) г = прямолинейный проводник 4 создают смещение луча на 20-30 мм от центра где S - площадь одной из отклоняющих экрана 6. Подают напряжение на отпластин, определяют электриклоняющие пластины 3 и, регулируя ческую постоянную 45 его величину, добиваются компенсации действия магнитной силы силой электи ПА S С учетом выражения (7) формула (4) іваемой кого конденсатора, т . е . F для скорости света в вакууме приниили мает вид 50 2 -1 'уск IS eUr,, ,21, e v га (2) (S) d с= 2ії,С 0 (и-и л Л ) I Использование предлагаемого спосогде d - расстояние между отклоняюба исследования движения электронов щими пластинами; 55 в электрическом и магнитном полях и п л - напряжение на пластинах. обеспечивает по сравнению с сущестКомпенсацию регистрируют по возвра- ' вующими способами экспериментальную щению электронного луча в центр экрапроверку и подтверждение теоретичесна 6 и измеряют значение тока I и V» 1 Л 1 6 5 1 4729^0 элект ромпо-лучевои трубке, высыпаеких попожений релятивистской природы мых вханмноперпендикулярными электриМгігнети ша в учебном процессе. Зто ческим и мапші ным полями , ко горые возможно благодаря комплексному опперпендикулярны к эчек тронному пучу, ределению скорости электронов по в е и измерение отк юняющего напряжения личине ускоряющего напряжении, •электи тока, о т л и ч а ю щ и и с я тем, рической иос гояннои непосредственно что, с целью расширения возможностей и і экспериментального определения исследования движения эпектронов в электрической емкости отклоняющих 10 электрическом и магнитном попяч пупластин и вычисления на основе этих « тем демонстрации взаимосвязи релятипарчметров скорости с в е т а . визма и магнетияма, дополнительно и з меряют ускоряющее напряжение, опреФ о р м у л а и з о б р е т е н и я деляют электрическую постоянную пуСпособ исследования движения элек- • 15 тем изменения напряжения между отклоняющими пластинами электронно-лучетронов в электрических и магнитных вой трубки, а затем с учетом этих паполях, включающий взаимную компенсараметров рассчитывают скорость света. цию отклонений электронного луча в Редактор А. Маковская Составитель Л. Прохорова ' Техред А.Кравчук Корректор Л. Зайцева Заказ 1716/50 Тираж А70 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР {13035, Москва, Ж-35, Раушская н а б . , д . Производственно-издательский комбинат "Патент", 4/5 f,Ужгород, ул. Гагарина,101