Электричество и магнетизм (1188650), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Ñîãëàñíî (3.20)ïîäâèæíîñòü îäíîçíà÷íî ñâÿçàíà ñ ïðîâîäèìîñòüþ.  ïðèñóòñòâèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ B óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ρâ ðàâíîρâ =11 =1 + (bB)2 = ρ0 1 + (bB)2 ,σâenb(3.32)ãäå ρ0 óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå áåç ïîëÿ. Îòíîñèòåëüíîå óâåëè÷åíèåóäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿρâ − ρ0∆ρ== (bB)2 .ρ0ρ0(3.33)Îòíîøåíèå ∆ρ/ρ0 íàçûâàþò ìàãíåòîñîïðîòèâëåíèåì.
Èç (3.33) âèäíî,÷òî èçìåðåíèå ìàãíåòîñîïðîòèâëåíèÿ ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü ïîäâèæíîñòü íîñèòåëåé òîêà â ïîëóïðîâîäíèêå.àçäåë III105Âòîðîå èç ðàâåíñòâ (3.30) ïîêàçûâàåò, ÷òî ïðè íàëîæåíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ, êðîìå ñîñòàâëÿþùåé ñêîðîñòè hvx i, íàïðàâëåííîé ïðîòèâýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ, ïîÿâëÿåòñÿ ïîïåðå÷íàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ hvz i è ñîîòâåòñòâåííî òîê âäîëü îñè z .Ïðè âûâîäå îðìóë (3.29) èç óðàâíåíèÿ (3.28) ñîñòàâëÿþùàÿ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ âäîëü îñè z áûëà ïîëîæåíà ðàâíîé íóëþ (Ez = 0). Îäíàêî ýòî íå âñåãäà òàê.
àññìîòðèì, íàïðèìåð, ñëó÷àé, êîãäà îáðàçåöèìååò îðìó ïëàñòèíêè (ðèñ. 3.2). Äâèæåíèå ýëåêòðîíîâ âäîëü îñè z íåìîæåò ïðîèñõîäèòü áåñïðåïÿòñòâåííî. Íà÷àâøååñÿ ïðè âêëþ÷åíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïåðåìåùåíèå ýëåêòðè÷åñêèõ çàðÿäîâ âäîëü îñè z ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ ïðîñòðàíñòâåííûõ çàðÿäîâ íà áîêîâûõ ãðàíÿõ ïëàñòèíû è, ñëåäîâàòåëüíî, ê ïîÿâëåíèþ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ, íàïðàâëåííîãîïî îñè z ê ïîÿâëåíèþ ÝÄÑ Õîëëà, êîòîðàÿ ïðåïÿòñòâóåò äàëüíåéøåìó ïåðåìåùåíèþ ýëåêòðîíîâ âäîëü îñè z . Ôîðìóëà (3.32) â ýòîì ñëó÷àåäîëæíà áûòü çàìåíåíà äðóãèì ñîîòíîøåíèåì, èìåþùèì, âîîáùå ãîâîðÿ, ñëîæíûé âèä èç-çà òîãî, ÷òî âîçíèêàþùåå ïîëå íåîäíîðîäíî. Ñîïðîòèâëåíèå îáðàçöà ïðè ýòîì çàâèñèò íå òîëüêî îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ, íî èîò îðìû îáðàçöà âîçíèêàåò ãåîìåòðè÷åñêèé ðåçèñòèâíûé ýåêò.Ïðîñòûå óñëîâèÿ äëÿ èññëåäîâàíèÿ ìàãBIíåòîñîïðîòèâëåíèÿ âîçíèêàþò â òîì ñëó÷àå,6åñëè ïðîâîäíèê èìååò îðìó äèñêà, ýëåêòðè6÷åñêîå ïîëå ïðèëîæåíî ìåæäó åãî öåíòðîì?è ïåðèåðèåé, à ìàãíèòíîå ïîëå íàïðàâëå h- d Iíî ïåðïåíäèêóëÿðíî ïëîñêîñòè äèñêà, êàêq6ýòî èçîáðàæåíî íà ðèñ.
3.3 (äèñê Êîðáèíî).DÎñíîâíàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ òîêà Ir (çàìåíÿþùàÿ òîê Ix ) íàïðàâëåíà ïðè ýòîì ïî ðàäèóñó,à ïðîòåêàíèþ òîêà Iϕ (çàìåíÿþùåãî òîê Iz )èñ. 3.3. Äèñê Êîðáèíîíè÷òî íå ìåøàåò. Ôîðìóëà (3.32) ïðè ýòîìïîëíîñòüþ ïðèìåíèìà.Ìàãíåòîñîïðîòèâëåíèå ∆ρ/ρ0 ìîæåò áûòü âûðàæåíî ÷åðåç ñîïðîòèâëåíèå äèñêà èëè íàïðÿæåíèå U íà í¼ì ïðè ïîñòîÿííîé òåìïåðàòóðå:∆R∆U∆ρ==.ρ0R0U0(3.34)Ñîïðîòèâëåíèå äèñêà R0 â íàøèõ óñëîâèÿõ îïðåäåëÿåòñÿ îðìóëîéR0 =ρ0Dln ,2πhd(3.35)ãäå D, d, è h ïàðàìåòðû äèñêà (ñì.
ðèñ. 3.3). Âûâîä ïîñëåäíåé îðìóëû ïðåäîñòàâëÿåì ÷èòàòåëþ.106Íîñèòåëè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêàÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÀÒÓÛ1. Ñèâóõèí Ä.Â. Îáùèé êóðñ èçèêè. T. III. Ýëåêòðè÷åñòâî. Ì.: Íàóêà,1983. 86, 95, 98, 100.àáîòà 3.3.1Èçìåðåíèå óäåëüíîãî çàðÿäà ýëåêòðîíàìåòîäàìè ìàãíèòíîé îêóñèðîâêèè ìàãíåòðîíàÖåëü ðàáîòû: îïðåäåëåíèå îòíîøåíèÿ çàðÿäà ýëåêòðîíà ê åãî ìàññåìåòîäîì ìàãíèòíîé îêóñèðîâêè è ìåòîäîì ìàãíåòðîíà.À. Ìåòîä ìàãíèòíîé îêóñèðîâêè ðàáîòå èñïîëüçóþòñÿ: ýëåêòðîííî-ëó÷åâàÿ òðóáêà è áëîê ïèòàíèÿ ê íåé; ñîëåíîèä; ðåîñòàò; àìïåðìåòð ïîñòîÿííîãî òîêà; ýëåêòðîñòàòè÷åñêèé âîëüòìåòð; ìèëëèâåáåðìåòð; êëþ÷è.Òåîðåòè÷åñêàÿ ÷àñòü ðàáîòû èçëîæåíà âî ââåäåíèè ê ðàçäåëó â ïóíêòå 2.1.Èäåÿ îïûòà çàêëþ÷àåòñÿ â ñëåäóþùåì. Ýëåêòðîííî-ëó÷åâàÿ òðóáêà,âûíóòàÿ èç îñöèëëîãðàà, ïîìåùàåòñÿ â äëèííûé ñîëåíîèä, ñîçäàþùèéìàãíèòíîå ïîëå, íàïðàâëåííîå âäîëü îñè òðóáêè.
Ýëåêòðîíû âûëåòàþòèç ýëåêòðîííîé ïóøêè òðóáêè ïðàêòè÷åñêè ñ îäèíàêîâûìè ïðîäîëüíûìè ñêîðîñòÿìè vk . Íåáîëüøîå íàïðÿæåíèå, ïîäàâàåìîå íà îòêëîíÿþùèåïëàñòèíû, èçìåíÿåò òîëüêî ïîïåðå÷íóþ ñîñòàâëÿþùóþ ñêîðîñòè. Ýòîîçíà÷àåò, ÷òî âñå ýëåêòðîíû â ìàãíèòíîì ïîëå áóäóò äâèãàòüñÿ ïî ñïèðàëÿì ñ îäíèì è òåì æå øàãîì L è, ñëåäîâàòåëüíî, ýëåêòðîíû áóäóòâñòðå÷àòüñÿ âíîâü, ïåðåñåêàÿ îñü ïó÷êà íà ðàññòîÿíèÿõ L, 2L è ò. ä. ýòèõ òî÷êàõ ñå÷åíèå ïó÷êà áóäåò íàèìåíüøèì, ò. å.
â íèõ ýëåêòðîííûéïó÷îê áóäåò îêóñèðîâàòüñÿ. Ñëåäîâàòåëüíî, ïðè èçìåíåíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ èçîáðàæåíèå ïó÷êà íà ýêðàíå áóäåò ïåðèîäè÷åñêè ñòÿãèâàòüñÿâ ÿðêî ñâåòÿùååñÿ ïÿòíûøêî. Åñëè ðàññòîÿíèå îò ïóøêè äî ýêðàíà l,òî ïó÷îê ñîêóñèðóåòñÿ íà ýêðàíå ïðè óñëîâèèl = nL, ãäå n = 1, 2, 3, . . . ,èëèl=2πvkn.(e/m)Bàáîòà 3.3.1107Âûðàçèâ â ýòîé îðìóëå ñêîðîñòü ýëåêòðîíîâ ÷åðåç óñêîðÿþùåå íàïðÿæåíèå, ïîëó÷àåì âûðàæåíèå äëÿ óäåëüíîãî çàðÿäà ÷åðåç èçìåðÿåìûåèçè÷åñêèå âåëè÷èíû:!n28π 2 Ve=.(1)2ml2BÎñíîâíîé ÷àñòüþ óñòàíîâêè ÿâëÿåòñÿ ýëåêòðîííûé îñöèëëîãðà Ñ1-1, òðóáêà êîòîðîãî âûíóòà è óñòàíîâëåíà â äëèííîì ñîëåíîèäå, ñîçäàþùèì ìàãíèòíîå ïîëå.
Íàïðÿæåíèå íàîòêëîíÿþùèå ïëàñòèíû è ïèòàíèå ïîäâîäÿòñÿ ê òðóáêå ìíîãîæèëüíûìêàáåëåì.Ïó÷îê ýëåêòðîíîâ, âûëåòàþùèõ èç êàòîäà ñ ðàçíûìè ñêîðîñòÿìè (ýíåðãèÿ ýëåêòðîmW bíà ≈ 0,1 ýÂ), óñêîðÿåòñÿ àíîäíûì íàïðÿæåíèåì ≈ 1 êÂ. Ïîñëå ïðîõîæäåíèÿ äâóõÏðîáíàÿ êàòóøêàäèàðàãì èç ïó÷êà âûäåëÿþòñÿ ýëåêòðîíûñ ïðàêòè÷åñêè îäèíàêîâîé ïðîäîëüíîé ñêîðîñòüþ vk . Íåáîëüøîå ïåðåìåííîå íàïðÿæåÑîëåíîèäíèå, ïîñòóïàþùåå ñ êëåììû ¾Êîíòðîëüíûé∅ ∅ñèãíàë¿ îñöèëëîãðàà íà îòêëîíÿþùèå ïëà∅ ∅ K∅ ∅ñòèíû, èçìåíÿåò òîëüêî ïîïåðå÷íóþ ñîñòàâAëÿþùóþ ñêîðîñòè. Óãîë α îòêëîíåíèÿ ïó÷=36 Bêà îò îñè òðóáêè, òàêèì îáðàçîì, çàâèñèòd dîò âðåìåíè, è ýëåêòðîíû ïðî÷åð÷èâàþò íàýêðàíå òðóáêè ñâåòÿùóþñÿ ëèíèþ. Ïðè óâåèñ.
1. Ñõåìà èçìåðåíèéïî ìåòîäóëè÷åíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ ëèíèÿ íà ýêðàíåìàãíèòíîéîêóñèðîâêèñîêðàùàåòñÿ, ïîñòåïåííî ñòÿãèâàÿñü â òî÷êó, à çàòåì ñíîâà óäëèíÿåòñÿ. Âòîðîå ïðîõîæäåíèå ÷åðåç îêóñ ïðîèñõîäèò â òîì ñëó÷àå, êîãäà ýëåêòðîíû íà ïóòèîò êàòîäà ê ýêðàíó îïèñûâàþò äâà âèòêà ñïèðàëè, òðåòüå ïðè òð¼õâèòêàõ.Àíîäíîå íàïðÿæåíèå, îïðåäåëÿþùåå ïðîäîëüíóþ ñêîðîñòü ýëåêòðîíîâ, èçìåðÿåòñÿ ýëåêòðîñòàòè÷åñêèì êèëîâîëüòìåòðîì.Ìàãíèòíîå ïîëå â ñîëåíîèäå ñîçäà¼òñÿ ïîñòîÿííûì òîêîì (ðèñ.
1),ñèëà êîòîðîãî ðåãóëèðóåòñÿ ïåðåìåííûì ñîïðîòèâëåíèåì R è èçìåðÿåòñÿ àìïåðìåòðîì A. Êëþ÷ Ê ñëóæèò äëÿ èçìåíåíèÿ íàïðàâëåíèÿ ïîëÿâ ñîëåíîèäå.Âåëè÷èíà ìàãíèòíîãî ïîëÿ îïðåäåëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ èçìåðèòåëüíîéêàòóøêè, ïîäêëþ÷¼ííîé ê ìèëëèâåáåðìåòðó. Ýòîò ïðèáîð èçìåðÿåò èçìåíåíèå ìàãíèòíîãî ïîòîêà, ïðîíèçûâàþùåãî èçìåðèòåëüíóþ êàòóøêó,Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà.108Íîñèòåëè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêàêîòîðàÿ íàìîòàíà íà îäèí êàðêàñ ñ ñîëåíîèäîì. Îïèñàíèå ìèëëèâåáåðìåòðà è ïðàâèëà ðàáîòû ñ íèì ïðèâåäåíû íà ñ. 138.Íà òî÷íîñòü ðåçóëüòàòîâ ìîæåò âëèÿòü âíåøíåå ìàãíèòíîå ïîëå,îñîáåííî ïðîäîëüíîå. Îíî íå âûçûâàåò ðàçìûòèÿ îêóñà, íî èçìåíÿåò âåëè÷èíó îêóñèðóþùåãî ïîëÿ. Ïðèñóòñòâèå âíåøíåãî ìàãíèòíîãîïîëÿ ïðîùå âñåãî îáíàðóæèòü ñ ïîìîùüþ ïåðåïîëþñîâêè ñîëåíîèäà:ïðè èçìåíåíèè íàïðàâëåíèÿ ïîëÿ ïîêàçàíèÿ ìèëëèâåáåðìåòðà áóäóòîòëè÷àòüñÿ, íî èõ ïîëóñóììà íå çàâèñèò îò íàëè÷èÿ ïîñòîÿííîãî ïðîäîëüíîãî ïîëÿ.Èçìåðåíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ ñ ïîìîùüþ ìèëëèâåáåðìåòðà îáû÷íîïðîèçâîäèòñÿ â ïðåäâàðèòåëüíûõ îïûòàõ: ïðè îòêëþ÷åíèè êëþ÷à Êóñòàíàâëèâàåòñÿ ñâÿçü ìåæäó ñèëîé òîêà, ïðîòåêàâøåãî ÷åðåç ñîëåíîèä,è èíäóêöèåé ìàãíèòíîãî ïîëÿ â ñîëåíîèäå.
Ïî èçìåðåííûì çíà÷åíèÿìñòðîèòñÿ êàëèáðîâî÷íûé ãðàèê, êîòîðûé èñïîëüçóåòñÿ ïðè îáðàáîòêå ðåçóëüòàòîâ îñíîâíûõ èçìåðåíèé äëÿ ïåðåñ÷¼òà îò òîêà ê èíäóêöèèìàãíèòíîãî ïîëÿ.ÇÀÄÀÍÈÅ ðàáîòå ïðåäëàãàåòñÿ îïðåäåëèòü çíà÷åíèÿ ìàãíèòíûõ ïîëåé, ïðèêîòîðûõ ïðîèñõîäèò îêóñèðîâêà ýëåêòðîííîãî ïó÷êà, è ïî ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèé ðàññ÷èòàòü e/m.1. Ïðîêàëèáðóéòå ýëåêòðîìàãíèò îïðåäåëèòå ñâÿçü ìåæäó èíäóêöèåé B ìàãíèòíîãî ïîëÿ è òîêîì I ÷åðåç îáìîòêè ìàãíèòà. Äëÿ ýòîãîñ ïîìîùüþ ìèëëèâåáåðìåòðà ñíèìèòå çàâèñèìîñòü ìàãíèòíîãî ïîòîêàΦ = BSN , ïðîíèçûâàþùåãî ïðîáíóþ êàòóøêó, íàõîäÿùóþñÿ â ìàãíèòíîì ïîëå, îò òîêà I .
Çíà÷åíèå SN (ïðîèçâåäåíèå ïëîùàäè ñå÷åíèÿïðîáíîé êàòóøêè íà ÷èñëî âèòêîâ â íåé) óêàçàíî íà óñòàíîâêå.Ïðîâåäèòå èçìåðåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîòîêà Φ ïðè äâóõ íàïðàâëåíèÿõòîêà ÷åðåç îáìîòêó.2. Âêëþ÷èòå îñöèëëîãðà è ïîäàéòå íàïðÿæåíèå ñ êëåììû ¾Êîíòðîëüíûé ñèãíàë¿ íà âåðòèêàëüíûé (èëè ãîðèçîíòàëüíûé) âõîä óñèëèòåëÿ.Íà ýêðàíå ïîÿâèòñÿ ñâåòÿùàÿñÿ ëèíèÿ.3. Óñòàíîâèòå ìèíèìàëüíûé òîê ÷åðåç ñîëåíîèä è, ïîñòåïåííî óâåëè÷èâàÿ åãî, íàéäèòå çíà÷åíèå òîêà I , ïðè êîòîðîì ëèíèÿ ïåðâûé ðàçñòÿãèâàåòñÿ â òî÷êó. Ïðîäîëæàÿ óâåëè÷èâàòü òîê, ñíèìèòå çàâèñèìîñòüI îò ïîðÿäêîâîãî íîìåðà îêóñà n.4. Ïîâòîðèòå èçìåðåíèÿ I = f (n) äëÿ äðóãîãî íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãîïîëÿ.5. Çàïèøèòå óñêîðÿþùåå íàïðÿæåíèå V , âåëè÷èíû L è SN , óêàçàííûåíà óñòàíîâêå, è õàðàêòåðèñòèêè ïðèáîðîâ.àáîòà 3.3.1109Îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ1.
Ïîñòðîéòå ãðàèê B = f (I).2. Ïî ãðàèêó B = f (I) îïðåäåëèòå óñðåäí¼ííûå çíà÷åíèÿ B äëÿêàæäîãî îêóñà è ïîñòðîéòå ãðàèê çàâèñèìîñòè B = f (n). Èñïîëüçóéòå íàêëîí ãðàèêà äëÿ ðàñ÷¼òà e/m ñ ïîìîùüþ îðìóëû (1).3. Îöåíèòå ïîãðåøíîñòè è ñðàâíèòå ðåçóëüòàò ñ òàáëè÷íûì.Á. Èçìåðåíèå e/m ìåòîäîì ìàãíåòðîíà ðàáîòå èñïîëüçóþòñÿ: ýëåêòðîííàÿ ëàìïà ñ öèëèíäðè÷åñêèìàíîäîì; óíèâåðñàëüíûé ñòàáèëèçèðîâàííûé èñòî÷íèê ïîñòîÿííîãî èïåðåìåííîãî íàïðÿæåíèé; ñîëåíîèä; ìèëëèàìïåðìåòð; àìïåðìåòð èâîëüòìåòð ïîñòîÿííîãî òîêà. íàñòîÿùåé ðàáîòå îòíîøåíèå e/m äëÿ ýëåêòðîíà îïðåäåëÿåòñÿ ñïîìîùüþ ìåòîäà, ïîëó÷èâøåãî íàçâàíèå ¾ìåòîä ìàãíåòðîíà¿. Ýòî íàçâàíèå ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî ïðèìåíÿåìàÿ â ðàáîòå êîíèãóðàöèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî è ìàãíèòíîãî ïîëåé íàïîìèíàåò êîíèãóðàöèþ ïîëåé â ìàãíåòðîíàõ ãåíåðàòîðàõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ êîëåáàíèé ñâåðõâûñîêèõ ÷àñòîò.A6B < Bêð*ZÊàòîäz6raa:r1UϕÀíîäRèñ.
2. Ñõåìà óñòðîéñòâàäâóõýëåêòðîäíîé ëàìïûqB=0 #B = BêðK~sB > Bêð"!yèñ. 3. Òðàåêòîðèè ýëåêòðîíîâ,âûëåòàþùèõ èç êàòîäà,ïðè ðàçíûõ çíà÷åíèÿõ èíäóêöèèìàãíèòíîãî ïîëÿÄâèæåíèå ýëåêòðîíîâ â ýòîì ñëó÷àå ïðîèñõîäèò â êîëüöåâîì ïðîñòðàíñòâå, çàêëþ÷¼ííîì ìåæäó êàòîäîì è àíîäîì äâóõýëåêòðîäíîéýëåêòðîííîé ëàìïû (ðèñ. 2). Íèòü íàêàëà ëàìïû (êàòîä) ðàñïîëàãàåòñÿâäîëü îñè öèëèíäðè÷åñêîãî àíîäà, òàê ÷òî ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ìåæäóêàòîäîì è àíîäîì èìååò ðàäèàëüíîå íàïðàâëåíèå.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
