ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ

Цель работы: изучение закономерностей движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях; определение скорости и удельного заряда электрона.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МИНИМУМ
Сила Лоренца
На заряд q, движущийся со скоростью в электромагнитном поле, действует сила Лоренца
F ̅_Л=qE ̅+q[v ̅,B ̅ ], (1)
где – напряженность электрического поля; – индукция магнитного поля. Силу Лоренца можно представить как сумму электрической и магнитной составляющих: .
Электрическая составляющая силы Лоренца
(2)
не зависит от скорости движения заряда. Направление электрической составляющей определяется знаком заряда: при векторы и направлены одинаково; при – противоположно.
Магнитная составляющая силы Лоренца
(3)
зависит от скорости движения заряда. Модуль магнитной составляющей определяется по формуле
, (4)
где – угол между векторами и .

Направление магнитной составляющей определяется правилом векторного произведения и знаком заряда: для положительного заряда ( ) правую тройку векторов образуют векторы , и (рис. 1), для отрицательного заряда ( ) – векторы , и . Направление магнитной составляющей силы Лоренца можно определить и с помощью правила левой руки.

Правило левой руки: расположите ладонь левой руки так, чтобы в нее входил вектор , а четыре пальца направьте вдоль вектора , тогда отогнутый на 90 большой палец покажет направление силы , действующей на положительный заряд. В случае отрицательного заряда направление вектора противоположно. В любом случае вектор перпендикулярен плоскости, в которой лежат векторы и .

Движение заряженных частиц в магнитном поле
Если частица движется вдоль линии магнитной индукции ( или ), то . Тогда согласно выражению (4) . В этом случае магнитное поле не влияет на движение заряженной частицы (рис. 2).
Если заряженная частица движется перпендикулярно линиям магнитной индукции , то . Тогда согласно (4) . Так как вектор этой силы всегда перпендикулярен вектору скорости частицы, то сила создает только нормальное (центростремительное) ускорение , при этом скорость заряженной частицы изменяется только по направлению, не изменяясь по модулю. Частица в этом случае равномерно движется по дуге окружности, плоскость которой перпендикулярна линиям индукции (рис. 3).