Материал: Лабораторная работа 3 п о дисциплине (учебному курсу) Физика 2

М ИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования«Тольяттинский государственный университет»Институт машиностроения(наименование института полностью)Кафедра /департамент /центр¹ Институт машиностроения(наименование кафедры/департамента/центра полностью)ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3п о дисциплине (учебному курсу) «Физика 2» ^{(наименование дисциплины (учебного курса)} Вариант _ (при наличии)

Студент

Группа

Преподаватель

Тольятти 2023Лабораторная работа № 3 «Определение удельного заряда частицы методом отклонения в магнитном поле»Тема 6. Основные законы магнитного поля.Цель работы:

• 
  Знакомство с компьютерным моделированием движения заряженных частиц в магнитном поле.
  
• 
  Ознакомление с принципом работы масс-спектрометра.
  
• 
  Определение удельного заряда изотопов.
  

Таблица 2Результаты измерений (С¹²-С¹⁴)

B = 1,6
	1	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9
R1, см	7,77	8,55	9,33	10,11	10,88	11,66	12,44	13,22	13,99	14,77
R2, см	9,07	9,98	10,88	11,79	12,7	13,6	14,51	15,42	16,33	17,23
T1/2, c	5	4,8	4,5	4,3	4,2	4,19	4	3,9	3,8	3,7
q1/m1, Кл/кг	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08	0,08
q2/m2, Кл/кг	0,07	0,07	0,07	0,07	0,07	0,07	0,07	0,07	0,07	0,07
Табличные значения q1/m1 = 0,5, q2/m2 = 0,4

Удельный заряд каждого изотопа рассчитываем по формулеСреднее значение удельного заряда для каждого изотопаВывод: С увеличением скорости радиус окружности движения изотопов увеличивается, а время движения уменьшается. При этом удельный заряд остается неизменным. Среднее значение удельного заряда С¹²>С¹⁴.Таблица 3Результаты измерений (Ne²⁰-Ne²²)

B= 1,6
	1	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9
R1, см	12,96	14,25	15,55	16,84	18,14	19,44	20,73	22,03	23,32	24,62
R2, см	14,25	15,68	17,1	18,53	19,95	21,38	22,8	24,23	25,65	27,08
T1/2, c	6,3	6	5,83	5,7	5,6	5,5	5,4	5,3	5,1	5,0
q1/m1, Кл/кг	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05	0,05
q2/m2, Кл/кг	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04
Табличные значения q1/m1 = 0,5, q2/m2 = 0,45

Удельный заряд каждого изотопа рассчитываем по формулеСреднее значение удельного заряда для каждого изотопаВывод: С увеличением скорости радиус окружности движения изотопов увеличивается, а время движения уменьшается. При этом удельный заряд остается неизменным. Среднее значение удельного заряда Ne²⁰>Ne²².Таблица 4 Результаты измерений (U²³⁵-U²³⁸)

B= 1,6
	1	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9
R1, см	152,24	167,47	182,69	197,92	213,14	228,37	243,59	258,82	274,04	289,26
R2, см	154,19	169,61	185,03	200,44	215,86	231,28	246,7	262,12	277,54	292,96
T1/2, c	20	19,4	18	17,2	16,8	16,2	15,5	14,9	14,4	14,1
q1/m1, Кл/кг	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004
q2/m2, Кл/кг	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004	0,004
Табличные значения q1/m1 = 0,4, q2/m2 = 0,4

Удельный заряд каждого изотопа рассчитываем по формулеСреднее значение удельного заряда для каждого изотопаВывод: С увеличением скорости радиус окружности движения изотопов увеличивается, а время движения уменьшается. При этом удельный заряд остается неизменным. Среднее значение удельного заряда U²³⁵=U²³⁸. Таблица 5Результаты измерений (In¹¹³-In¹¹⁵)

B= 1,6
	1	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9
R1, см	73,21	80,53	87,85	95,17	102,49	109,81	117,13	124,45	131,77	139,09
R2, см	74,5	81,95	89,4	96,85	104,3	111,75	119,2	126,65	134,1	141,55
T1/2, c	19,3	18,9	18,3	18,2	17,4	16,7	15,5	13,1	12,8	12,5
q1/m1, Кл/кг	0,009	0,009	0,009	0,009	0,009	0,009	0,009	0,009	0,009	0,009
q2/m2, Кл/кг	0,008	0,008	0,008	0,008	0,008	0,008	0,008	0,008	0,008	0,008
Табличные значения q1/m1 = 0,4, q2/m2 = 0,4

Удельный заряд каждого изотопа рассчитываем по формулеСреднее значение удельного заряда для каждого изотопаВывод: С увеличением скорости радиус окружности движения изотопов увеличивается, а время движения уменьшается. При этом удельный заряд остается неизменным. Среднее значение удельного заряда In¹¹³>In¹¹⁵.Построим графики зависимости периода обращения частицы от скорости. График 1На основании данного графика можно сделать вывод о том, что с увеличением скорости изотопа С¹²-С¹⁴ с1 до 1,9*10³ м/спериод обращения частицыТ_1/2 сокращается с 5с до 3,7с.График 2Данный график показывает, что с увеличением скорости изотопа Ne²⁰-Ne²² с1 до 1,9*10³ м/спериод обращения частицыТ_1/2 сокращается с 6,3с до 5,0с.График 3По данному графику можно определить, что при увеличении скорости изотопа U²³⁵-U²³⁸ с1 до 1,9*10³ м/спериод обращения частицыТ_1/2 сокращается с 20с до 14,1с.График 4Исходя из данных, изображенных на графике, можно сделать вывод о том, что с увеличением скорости изотопа In¹¹³-In¹¹⁵ с1 до 1,9*10³ м/спериод обращения частицыТ_1/2 сокращается с 19,3с до 12,5с.Вывод: таким образом, проанализировав вышеуказанные графики, можно сделать вывод о том, что частица, влетающая в однородное магнитное поле, движется по дуге окружности, радиус которой зависит от заряда частицы и от скорости движения. При этом, с увеличением скорости, время движения частицы сокращается.