ADUNEK EM


POLITECHNIKA ŚLĄSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

semestr II, grupa T2

WYZNACZANIE ŁADUNKU WŁAŚCIWEGO e/m

METODĄ MAGNETRONOWĄ

Sekcja 3:

Janulek Jarosław

Blechinger Sebastian

1.WPROWADZENIE TEORETYCZNE

Do wyznaczania ładunku właściwego e/m stosowaliśmy metodę magnetronową.Wzięliśmy diodę prostowniczą EZ 81 z cylindrycznymi elektrodami , między którymi występuje niejednorodne pole elektryczne o natężeniu :

0x01 graphic

gdzie :Ua - napięcie anodowe,

ra i rk - promienie anody i katody

Lampa umieszczona jest współosiowo wewnątrz cewki. Pole magnetyczne ma kierunek prostopadły do kierunku elektronów emitowanych z katody i podążających do dodatniej anody. Ze strony pól elektrycznego i magnetycznego na poruszające elektrony działa siła Lorentza :

0x01 graphic

Pod wpływem tej siły tor elektronu ulega zakrzywieniu i zmienia się pęd, a promień krzywizny obliczmy porównując siłę Lorentza z siłą odśrodkową :

0x01 graphic

Krzywoliniowe tory elektronów nazywają się kardioidami , przypominają cykloidy, a uproszczeniem jest aproksymacja okręgami .Jeśli przez cewkę nie płynie prąd, to indukcja magnetyczna B=0 i elektrony biegną promieniście do anody . Ze wzrostem wartości indukcji magnetycznej elektrony poruszają się po spiralach o coraz mniejszym promieniu krzywizny . Przy pewnej , odpowiednio dużej indukcji magnetycznej tory elektronów nie osiągają anody i natężenie prądu anodowego zaczyna się stopniowo zmniejszać . Teoretycznie dla 0x01 graphic
powinniśmy obserwować zanik prądu anodowego . Elektrony termoemisji posiadają różne prędkości , a więc w sytuacji krytycznej tylko część elektronów będzie zawracać w kierunku katody , a elektrony

wolniejsze będą po torach rozwijających się spiral docierać do anody .W dowolnym punkcie toru elektron posiada moment pędu względem osi elektrod :

0x01 graphic

gdzie : r - odległości od osi .

Pod działaniem sił pól elektrycznego i magnetycznego zmienia się pęd 0x01 graphic

Moment sił 0x01 graphic
wywołuje zmianę momentu pędu : 0x01 graphic

Ponieważ wektory promienia wodzącego r i natężenia pola elektrycznego E mają ten sam kierunek 0x01 graphic
, a 0x01 graphic
oraz uwzględniając wzajemną prostopadłość wektorów ,

liczbowa zmiana momentu pędu wyniesie :

0x01 graphic
.

Przyjmuje się , że prędkość początkowa elektronu 0x01 graphic
. Całkując równanie otrzymamy wyrażenie określające moment pędu elektronu w punkcie zetknięcia z anodą :

0x01 graphic
.

Zakładając, że w warunkach „krytycznych” krzywizna toru wynosi 0x01 graphic
, a tor jest styczny do powierzchni anody otrzymamy :

0x01 graphic

Prędkość elektronu w momencie zetknięcia z anodą obliczymy stosując zasadę

zachowania energii :

0x01 graphic
, skąd : 0x01 graphic

Wstawiając powyższe wyrażenie do wzoru otrzymamy ostatecznie :

0x01 graphic

gdzie : 0x01 graphic
- indukcja magnetyczna , przy której elektrony nie dolatują do anody

(natężenie prądu anodowego zmniejsza się do połowy w stosunku

do wartości przy B= 0 )

2.CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest nabycie umiejętności wyznaczania ładunku właściwego e/m metodą magnetronową.

3.PRZEBIEG ĆWICZENIA

1. Łączymy obwód wg. schematu

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

2. Ustalamy napięcie anodowe np. 0x01 graphic
i odczytujemy jego dokładną wartość na woltomierzu .

3. Zmieniając natężenie prądu płynącego przez solenoid Im w granicach od 0 do 1500 mA co 100mA notujemy zmiany natężenia prądu anodowego ia.

4. Podobne pomiary przeprowadzamy przy trzech różnych wartościach napięcia anodowego np. 6,8,10 V

5. Rysujemy rodziny charakterystyk ia=f(Im.).

5. Z wykresów określamy wartości krytyczne prądu płynącego przez solenoid odpowiadające dwukrotnemu spadkowi prądu anodowego (w porównaniu z wartością początkową ).

6. Obliczmy ładunek właściwy elektronu e/m.:

0x01 graphic

gdzie : 0x01 graphic
- promień anody

0x01 graphic
- promień katody

0x01 graphic
- stała aparaturowa zależna od geometrii cewki

(rozmiarów , liczby zwojów , liczby warstw uzwojenia)

7. Obliczmy średnią ważoną ładunku właściwego e/m.

8. Przeprowadzamy rachunek błędów .

Parametry mierników

Miernik

Klasa

Zakres

Dokł.odczytu

Woltomierz Ua

0.2

30

0.1

Miliamperomierz ia

0.2

150/75

0.5

Miliamperomierz Im.

0.2

1500

5

4.TABELE POMIAROWE

Im[mA]

Natężenie prądu anodowego ia [mA]

Ua=6[V]

Ua=8[V]

Ua=10[V]

30

23.5

32.75

44.75

110

23.5

32.75

44.75

200

23

32.75

44.5

310

22.75

32

43.75

400

22.5

31.75

43

510

22

31.25

42.75

600

21.5

30.5

42

710

19.25

29

40.5

805

14

24

36

900

10

16.75

27.5

1000

7.5

12

22.25

1100

6

10

15.5

1190

5

8

12.5

1300

4

6

10

1410

3.25

5

8

1500

2.5

4

7

5.OBLICZENIA

Obliczanie ładunku właściwego elektronu 0x01 graphic

Z charakterystyki odczytujemy wartości krytyczne 0x01 graphic

Dla 0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

dla 0x01 graphic
i 0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

dla 0x01 graphic
i 0x01 graphic

0x01 graphic

dla 0x01 graphic
i 0x01 graphic

0x01 graphic

Wyznaczenie błędu wartości ładunku właściwego 0x01 graphic
:

0x01 graphic

- dla 0x01 graphic
i 0x01 graphic

0x01 graphic

- dla 0x01 graphic
i 0x01 graphic

0x01 graphic

- dla 0x01 graphic
i 0x01 graphic

0x01 graphic

Ostatecznie otrzymujemy:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Obliczmy średnią ważoną ładunku:

Średnia ważona :

0x01 graphic

0x01 graphic
- wagi pomiarów

0x01 graphic
, gdzie:

c - dowolna liczba różna od zera , przyjmujemy 0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Lp.

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

1

2

3

1,79

2,73

2,79

0,16

0,24

0,58

39,1

17,4

2,9

69,9

47,5

8,1

6,3

4,2

1,7

59,4

125,5

12,2

Średnia ważona :

0x01 graphic

Błąd maksymalny :

0x01 graphic

Ostatecznie wartość wyznaczonego ładunku właściwego wynosi :

0x01 graphic

6.WYKRESY

7.WNIOSKI I UWAGI

0x08 graphic
Na podstawie pomiarów otrzymaliśmy wartość ładunku właściwego e/m. równą:

Na podstawie danych odczytanych z tablic fizycznych :

0x01 graphic
, 0x01 graphic

otrzymujemy:

0x01 graphic

Różnice wynikające z błędów pomiarowych jak również dokładności wykonania charakterystyki i odczytu z niej interesujących nas wielkości mieszczą się w graniach błędu .

-

+

-

+

0-50V

6-15V

ZST-1

6V

mA

mA

V

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
ADUNEK EM MOJE , Elektrotechnika AGH, Semestr II letni 2012-2013, Fizyka II - Laboratorium, laborki,
EM DYSTRYBUCJA
EM t 4 Ceny
EM t 6 produkcja
Poker współczesny Texas Hold'em i inne odmiany pokera (2)
em
Pisownia ę ą en em om
EM cz1
WYZNACZANIE STOSUNKU em ŁADUNKU ELEKTRONU DO JEGO MASY METODĄ MAGNETRONU
2 Wyznaczanie stosunku em ładunku elektronu do jego masy metodą magnetronu
EM U A wyk 11 12
IMIR drgania EM prady zmienne i Nieznany
Deutsch als Fremdsprache Em Uebungsgrammatik
2011 EM BF zadania 03
STOS-EM, 1 STUDIA - Informatyka Politechnika Koszalińska, Labki, fizyka1, fiza, fizyka
C 4, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 31-Ruch elektronu w polu magnetycznym i elektrycznym. W
Mon. pól EM, Studia, 1-stopień, inżynierka, Ochrona Środowiska, Monitoring i bioindykacja środowiska
2011 EM BF zadania 12
referaty EM 13

więcej podobnych podstron