Elektrono savitojo krūvio nustatymas magnetronu

Darbo užduotis:

Naudojant magnetroną išmatuoti elektrono savitąjį krūvį |e|/m.

Teorinė dalis:

Papraščiausias magnetronas yra dviejų elektrodų elektroninė lempa, kurios katodas K ir anodas A yra bendrą ašį turintys cilindrai, patalpinti pakankamai ilgoje ritėje, lygiagrečiai jos ašiai.

Panagrinėkime elektronų judėjimą šiame diode, kai magnetinio lauko nėra (B=0). Tarp lempos katodo ir anodo prijungta įtampa sukuria elektrinį lauką , ir iš įkaitinto katodo emituoti elektronai, elektrinio lauko veikiami, juda iš katodo į anodą , o anodo grandine teka elektros srovė. Lempos katodas ir anodas sudaro cilindrinį kondensatorių, kuriame elektrinis laukas yra nevienalytis. Magnetrono katodo spindulys yra žymiai mažesnis už anodo spindulį (Rk<<Ra), todėl elektrinio lauko stiprumas yra didžiausias prie katodo, o didėjant atstumui nuo katodo ašies iki tiriamojo taško, elektrinis laukas mažėja. Dėl šios priežasties elektronai labiausiai pagreitinami prie katodo, o jiems artėjant prie anodo, greitis kinta žymiai lėčiau. Todėl galima laikyti, kad elektronai elektriniame ir jam statmename magnetiniame laukuose juda pastoviu greičiu v, nes krūvininko, judančio statmenai magnetinio lauko linijoms, trajektorija yra artima apskritimui.

Padidinus magnetinio lauko indukciją B, lempoje judančius elektronus veikia didesnė magnetinė jėga Fm=evxB ir jų trajektorijos spindulys R sumažėja, nes

evxB=mv2/R

čia e, m - elektrono krūvis ir masė.