TEMAT: POMIAR STOSUNKU e/m METODA ODCHYLEŃ W POLU MAGNETYCZNYM.

Wiadomości wstępne.

Na posiadającą ładunek elektryczny cząstkę, poruszającą się w polu elektrycznym i

magnetycznym, działa siła, zwana sil

ą Lorentza, określona wzorem:

1.

)

(

B

v

q

E

q

F















,

Gdzie: q -

ładunek cząstki, v - jej prędkość, E - natężenie pola elektrycznego, B - indukcja

magnetyczna.

Działanie obu pól prowadzi w ogólnym przypadku do zmiany wektora prędkości - w polu

elektrycznym może się zmieniać kierunek i wartość prędkości, natomiast w polu magnetycznym

wartość prędkości pozostaje stała, zmienia się jedynie jej kierunek.

Nabój właściwy jest to iloraz ładunku cząstki do jej masy (q/m). W celu określenia naboju

właściwego elektronu (e/m) można posłużyć się lampą oscyloskopową z odchylaniem magnetycznym
w kierunku Y. Pole magnetyczne wytwarzane jest w

wyniku przepływu prądu przez uzwojenie

umieszczone na zewnątrz lampy. Indukcja magnetyczna B jest wprost proporcjonalna do natężenia

prądu I:

2.

B

c I

 

.

Współczynnik proporcjonalności c określony jest empirycznie. Po wyjściu z obszaru pola

magnetycznego elektrony biegną w linii prostej i w końcu uderzają w ekran fluorescencyjny wywołując

jego świecenie. Warunek równowagi siły odchylającej w obszarze pola magnetycznego i siły

bezwładności wyraża równanie:

3.

e v B

m v

R

   

2

,

gdzieR

jest promieniem krzywizny toru. Szukaną wielkość e/m można na podstawie tego równania

przedstawić w postaci:

4.

e

m

v

B R

 

.

Prędkość można wyrazić poprzez napięcie U

a

, przyrównując energię kinetyczną do pracy wykonanej

przez

pole elektryczne na drodze między katodą i anodą:

5.

m v

e U

a



 

2

2

.

Obliczoną z powyższego równania prędkość wstawiamy do równania (4), podnosimy do kwadratu po czym
otrzymujemy:

6.

e

m

U

B

R

a







2

2

2

.

Promień krzywizny R można natomiast wyrazić w postaci:

7.

R

l d

y

 

,

Gdzie: l -

odległość ekranu lampy oscyloskopowej od środka cewki, d - średnica cewki odchylającej,

y -

odchylenie plamki na ekranie względem położenia przy B = 0.

Wstawiając (2) i (7) do (6) otrzymujemy ostateczne wyrażenie, z którego można wyliczyć stosunek
e/m

na podstawie prostych pomiarów odchylenia i prądu:

8.

e

m

U

c

l

d

y

I

a





 



2

2

2

2

2

2

.

nr

206

data

Wydział

WIiZ

Semestr

II

grupa 4

drA.Głowacki

przygotowanie

wykonanie

ocenaostatecz.

Pomiary:

Lp

I

Odchylenie

-

-

y[mm]

-

[mA]

Polaryzacja

dodatnia

Polaryzacja

ujemna

(y+)-(y0)

(y-)-(y0)

1

0

113,0

113,0

-

-

2

10

109,0

118,0

4

-5

3

20

104,0

122,0

9

-9

4

30

100,0

126,0

13

-13

5

40

96,0

131,0

17

-18

6

50

91,0

136,0

22

-23

7

60

86,0

140,0

27

-27

8

70

82,0

145,0

31

-32

9

80

77,0

150,0

36

-37

10

90

72,0

154,0

41

-41

11

100

78,0

159,0

45

-46

12

110

63,0

164,0

60

-51

13

120

58,0

170,0

65

-57

14

130

53,0

175,0

70

-62

Lp

I

Odchylenie

-

-

y[mm]

-

[mA]

Polaryzacja

dodatnia

Polaryzacja

ujemna

(y+)-(y0)

(y-)-(y0)

1

0

113,0

113,0

-

-

2

10

109,0

118,0

4

-5

3

20

104,0

122,0

9

-9

4

30

100,0

126,0

13

-13

5

40

96,0

131,0

17

-18

6

50

91,0

136,0

22

-23

7

60

87,0

140,0

26

-27

8

70

82,0

145,0

31

-32

9

80

77,0

150,0

36

-37

10

90

73,0

155,0

40

-42

11

100

78,0

160,0

45

-47

12

110

63,0

165,0

60

-52

13

120

58,0

170,0

65

-57

14

130

53,0

175,0

70

-62

Obliczenia:

Lp

e/m

e/m

-

×10

11

[C/kg]

×10

11

[C/kg]

1

1,33

2,08

2

1,68

1,68

3

1,56

1,56

4

1,50

1,68

5

1,61

1,76

6

1,68

1,68

7

1,63

1,73

8

1,68

1,78

9

1,72

1,72

10

1,68

1,76

11

2,47

1,78

12

2,44

1,87

13

2,41

1,89

e/m

sr

1,798

1,767

s

n

0,379

0,126

y+) e/m=(1,798+-0,379)x10^11 C/kg

y-) e/m=(1,767+-0,126)x10^11 C/kg

Lp

e/m

e/m

-

×10

11

[C/kg]

×10

11

[C/kg]

1

1,33

2,08

2

1,68

1,68

3

1,56

1,56

4

1,50

1,68

5

1,61

1,76

6

1,56

1,68

7

1,63

1,73

8

1,68

1,78

9

1,64

1,81

10

1,68

1,83

11

2,47

1,85

12

2,44

1,87

13

2,41

1,89

e/m

sr

1,782

1,784

s

n

0,385

0,128

y+) e/m=(1,783+-0,385)x10^11 C/kg

y-) e/m=(1,785+-0,128)x10^11 C/kg

http://notatek.pl/sprawozdanie-metoda-odchylen-w-polu-magnetycznym?notatka