Sprawozdanie

Politechnika Śląska

Wydział A E i I

Kierunek A i R

Ćwiczenie laboratoryjne z fizyki:

Wyznaczanie ładunku właściwego e/m metodą magnetronową.

Wyznaczanie czułości hallotronu.

Grupa II sekcja II

Jacek Karmański

Rafał Będkowski

Gliwice 13.04.1994

1.1. Część teoretyczna

1.1.1. Wyznaczanie ładunku właściewgo metodą megatronową

Ruchu ładunku właściwego elektronu we wzajemnie prostopadłych polach elektrycznym i magnetycznym jest zjawiskiem występującym w megatronie czyli w lampie dwuelektronowej o cylindrycznej anodzie i katodzie, która jest względem anody ustawiona cylindrycznie. Osiowo ustawiona katoda jest ustawiona w równoległym do osi lampy polu magnetycznym, które wytworzone jest przez solenoid.

W skutek zjawiska termoemisji elektrony przyspieszane przez pole elektryczne zmieżają po promienistej trajektorii do katody. Pod wpływem pola magnetycznego coraz mniej elektronów osiąga-dolatuje do katody co powoduje zmniejszenie się natężenia prądu Ia mierzonego, aż do - w przypadku teoretycznym - całkowitego zaniku prądu anodowego Ia.

Podczas przebywania swej drogi elektron znajduje się pod działaniem siły Lorentza :
. Zakładając, że prędkość początkowa elektronu jest równa zeru, oraz biorąc pod uwagę, że
,
,
,
, drugą zasadę dynamiki Newtona, oraz zasadę zachowania energii cząstki poruszającej się w polu magnetycznym, otrzymamy wyrażenie, które pozwala nam obliczyć ładunek właściwy elektronu.:
.

1.2. Opis metody pomiarowej

1.2.1. Wyznaczanie ładunku właściewgo metodą megatronową

W części pierwszej ćwiczenia notowano zmiany natężenia prądu anodowego Ia, w zależności od prądu płynącego przez solenoid Im ,kóre zostało zmieniane w granicach od 0 do 1500 mA. Pomiary te powtórzono trzykrotnie dla rożnych wartości napięcia anodowego Ia - 6,12,10 V. Natężenia Ia są potrzebne aby wyznaczyć natężenia krytyczne prądu, porzez wykreślony wykres Ia=f(Im)

1.3. Podstawowe wzory

1.3.1. Wyznaczanie ładunku właściewgo metodą megatronową

W części pierwszej ćwiczenia należało wyliczyć ładunek właściwy elektronu kożystając ze wzoru:
,gdzie µ0=1.256637061E-3[Am2], =1.07E4[1/mm], ra=2.0[mm], rk 1.0[mm], a następnie obliczyć średnią ważoną ładunku właściwego e/m.

2. Schemat układu pomiarowego i krótki opis przebiegu ćwiczenia

2.1. Wyznaczanie ładunku właściewgo metodą megatronową

Do wyliczenia e/m zbudowano powyższy układ. Przy ustawionych kolejno 6,12,10 wartościach npięcia anodowego (na ZST) i natężenich prądu płynącego przez solenoid Im zmienianych w granicach 0 do 1500 mA (co 100 mA) notowano zmiany natężenia prądu anodowego.

3.1. Wykresy

3.1. Wyznaczanie ładunku właściewgo metodą megatronową

Wkreślono wykres zależności Ia od Im dla trzech wartości Ua. Wykresy obrazują spadek prądu Im przy rosnącym prądzie Ia, zmianiają się tylko wartości które silnie zależą od przyłożonego napięcia Ua.

4.2. Obliczenia i rachunek błędów

4.2.1. Wyznaczanie ładunku właściewgo metodą megatronową

Wartośći wyliczone z poniższych wzorów znajdują się w zamieszczonej poniżej tabeli.

Obliczono wartości ładunku właściwego i błąd jego wyznaczenia dla różnych wartości Ua wg wzorów:
.

Następnie wyznaczono ze wzoru na średnią ważoną ładunek właściwy elektronu e/m i błąd jego wyznaczenia ze wzorów:

Pomiar i	1	2	3
Ua [V]	6,2	12,3	10,3
Ikr [A]	0,815	0,980	0,960
e/m i [C/kg]	1.835678654 E11	2.518680883 E11	2.197938804 E11
De/m i [C/kg]	4.896616105 E10	5.742191229 E10	5.21920769 E10
e/m±De/m [C/kg]	2.111840587 E11±1.016213004 E34

5. Podsumowanie

5.1. Wyznaczanie ładunku właściewgo metodą megatronową

W wyniku obliczeń otrzymano następującą wartość ładunku właściwego elektronu e/m : e/m= 2.111840587 E11±1.016213004 E34 [C/kg]. Wartość ta jest nie zadowalająco odległa od wartości tablicowe, która wynosi e/m=1.758804786 E11. Błąd ten wynika głównie z odczytu z papieru milimetrowego. Procent niezgodności między wartością tablicową, a wartością którą otrzymaliśmy liczono ze wzoru
i wynosi on s=83.28 %.

---