Материал: ModE-02
R = ω1 v . График такой зависимости должен представлять собой прямую с танген-
сом угла наклона tg α равным 1/ω. По графику определите тангенс угла наклона tg α графика. По тангенсу угла наклона рассчитайте отношение заряда частицы к ее мас-
се q/m.
25.По результатам упражнений 1 и 2 вычислите среднее значение удельного заряда частицы. Для этого необходимо сложить все полученные значения, а сумму поделить на количество значений. Количество значащих цифр в среднем значении удельного заряда должно быть таким же, как в данных, используемых для расчета.
26.Рассчитайте теоретическое значение удельного заряда как отношения заряда частицы к ее массе q/m. Вычисления теоретического значения рекомендуется выполнять с такой же точностью, как и вычисления среднего экспериментального значения, полученного в предыдущем пункте.
27.Сделайте выводы.
Может ли движение заряженной частицы в параллельных электрическом и магнитном полях быть плоским (двумерным)? При каких условиях?
Как называются кривые, по которым может двигаться заряженная частица в параллельных электрическом и магнитном полях?
При каких условиях винтовая линия имеет постоянный шаг?
Можно ли описать движение заряженной частицы в параллельных электрическом и магнитном полях суперпозицией равномерного движения по окружности и равноускоренного прямолинейного движения?
Как шаг винтовой линии зависит от напряженности электрического поля? Как шаг винтовой линии зависит от индукции магнитного поля?
Как радиус винтовой линии, по которой движется частица, зависит от начальной скорости частицы?
Сравните среднее значение удельного заряда, полученное из упражнений 1 и 2, с удельным зарядом, полученным из графика, и теоретическим значением.
Напряженность
электрического поля
E, В/см
Таблица 1
Индукция |
X-компонента |
Y-компонента |
Z-компонента |
магнитного поля |
начальной |
начальной |
начальной |
B, мТл |
скорости vx, км/с |
скорости vy, км/с |
скорости vz, км/с |
|
|
|
|
|
|
|
Номер n полувитка винтовой линии |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
Координата y, см |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Полушаг винтовой линии d, см |
|
– |
|
|
|
|
|
|
|
q/m, Кл/кг |
|
– |
|
|
|
|
|
|
|
Координата y, см |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
Полушаг винтовой линии d, см |
|
– |
|
|
|
|
|
|
|
q/m, Кл/кг |
|
– |
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
21
Таблица 2
B, |
|
Индукция магнитного поля |
мТл |
Напряженность |
X-компонента |
Y-компонента |
Z-компонента |
|||||||||
электрического |
начальной |
|
начальной |
|
|
начальной |
|
|||||
поля E, В/см |
скорости vx, км/с |
скорости vy, км/с |
скорости vz, км/с |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер n полувитка винтовой линии |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
|
2 |
|
3 |
4 |
|
5 |
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Координата y, см |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полушаг винтовой линии d, см |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q/m, Кл/кг |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
Координата y, см |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полушаг винтовой линии d, см |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q/m, Кл/кг |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
Напряженность |
Индукция магнитного поля |
Y-компонента начальной |
||||||||
электрического поля E, |
||||||||||
|
В/см |
B, мТл |
|
скорости vy, км/с |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Перпендикулярная |
Координаты |
|
||||
составляющая начальной |
|
|||||
частицы |
Радиус R, |
|||||
|
скорости |
|||||
|
|
|
|
|
см |
|
vx, км/с |
vz, км/с |
v , км/с |
max, см |
min, см |
||
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тангенс угла наклона графика |
Удельный заряд q/m, Кл/кг |
5.Контрольные вопросы
1.Какие поля называются стационарными, однородными?
2.Каким дифференциальным уравнением описывается движение заряженной частицы в параллельных электрическом и магнитном полях?
3.Какой кривой описывается движение заряженной частицы в параллельных электрическом и магнитном полях?
4.Как вид траектории зависит от начальной скоростью частицы, напряженности электрического поля и индукции магнитного поля?
22
5.Как период движения частицы по винтовой линии зависит от напряженности электрического поля и от индукции магнитного поля?
6.Как радиус винтовой линии, по которой движется частица, зависит от ее начальной скорости?
Учебное издание
РЕВИНСКАЯ Ольга Геннадьевна КРАВЧЕНКО Надежда Степановна
ДВИЖЕНИЕ ЗАРЯЖЕННОЙ ЧАСТИЦЫ В ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ И МАГНИТНОМ ПОЛЯХ
Методические указания к выполнению лабораторной работы
№МодЭ-02 по изучению моделей физических процессов
иявлений на компьютере
для студентов всех специальностей
Отпечатано в Издательстве ТПУ в полном соответствии с качеством предоставленного оригинал-макета
Подписано к печати __.__.2011. Формат 60х84/16. Бумага «Классика».
Печать RISO. Усл.печ.л. ______. Уч.-изд.л. ______.
Заказ . Тираж 50 экз.
Национальный исследовательский Томский политехнический университет Система менеджмента качества
Издательства Томского политехнического университета сертифицирована
NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту BS EN ISO 9001:2008
. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30. Тел./факс: 8(3822)56-35-35, www.tpu.ru
23