Lab fiz 206, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, wszystkie laboratoria z 1 pracowni fizycznej


Pomiar stosunku e/m metodą odchyleń w polu magnetycznym.

Na posiadającą ładunek elektryczny cząstkę, poruszającą się w polu elektrycznym i magnetycznym, działa siła , zwana siłą Lorentza, określona wzorem:

0x01 graphic
gdzie: q - ładunek cząstki, v - jej prędkość,

E - natężenie pola elektrycznego, B - indukcja magnetyczna.

Działanie obu wymienionych 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 bez zmian (stała).

Badanie zachowania się cząstek naładowanych, jak np. elektronów, protonów, jonów dodatnich, w polach elektrycznym i magnetycznym pozwala wyznaczyć tzw. nabój właściwy, czyli stosunek q/m.

W celu określenia naboju właściwego elektronu posłużymy 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 proporcjonalna do natężenia prądu I 0x01 graphic
Współczynnik proporcjonalności c określamy empirycznie. Po wyjściu z obszaru pola magnetycznego elektrony biegną po linii prostej i w końcu uderzają w ekran fluorescencyjny wywołując jego świecenie. Warunek równowagi siły odchylającej w obszarze pola magnetycznego i siły bezwładności wyraża się równaniem

0x01 graphic
, gdzie R jest promieniem krzywizny toru.

Szukaną wielkość e/m możemy przedstawić w postaci 0x01 graphic

Prędkość możemy wyrazić napięciem Ua, przyrównując energię kinetyczną do pracy wykonywanej przez pole elektryczne na drodze między katodą i anodą 0x01 graphic

W ten sposób otrzymujemy: 0x01 graphic
Biorąc pod uwagę, że w warunkach doświadczenia y<< 1 oraz d << R możemy zapisać 0x01 graphic
Promień krzywizny R możemy zatem wyrazić w postaci 0x01 graphic
, gdzie: l - odległość ekranu lampy oscyloskopowej od środka cewki, d - średnica cewki odchylającej, y - odchylenie plamki na ekranie względem położenia przy B = 0.

Ostateczne wyrażenie, z którego możemy wyliczyć stosunek e/m: 0x01 graphic

Wielkość 0x01 graphic
została podana i wynosi ona 0x01 graphic
.

Błąd pomiaru natężenia prądu można obliczyć korzystając z klasy miernika:

0x01 graphic
0x01 graphic
= 35 mA (maksymalne wskazanie amperomierza)

Błąd pomiaru odchylenia toru elektronowego 0x01 graphic
wynosi 1mm.

Błąd powstały przy obliczaniu ładunku właściwego elektronu obliczam wykorzystując metodę różniczki zupełnej. Dla przejrzystości obliczeń podstawiam 0x01 graphic
= a

Więc: a = 0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic

Przy czym: ∆y = 0,1 [cm] = 0,001 [mm] ∆I = 0,1 [mA] = 0,0001 [A]

Pomiary:

I [mA]

y+ [cm]

y0-y+[cm]

y- [cm]

y0-y-[cm]

yśr [cm]

e/m [C/kg]

Δe/m [C/kg]

5

11,53

0,17

11,9

0,2

0,185

1,13627

0,000192

10

11,3

0,4

12,15

0,45

0,425

1,499188

0,000161

15

11

0,7

13,4

1,7

1,2

5,312

0,000409

20

10,85

0,85

12,6

0,9

0,875

1,588672

0,000132

25

10,6

1,1

12,8

1,1

1,1

1,60688

0,000126

30

10,45

1,25

13,05

1,35

1,3

1,558556

0,000118

35

10,15

1,55

13,25

1,55

1,55

1,627816

0,000119

40

10

1,7

13,45

1,75

1,725

1,543605

0,000111

45

9,8

1,9

13,7

2

1,95

1,558556

0,00011

50

9,5

2,2

13,9

2,2

2,2

1,60688

0,000111

0x01 graphic

0x01 graphic

Wynik ostateczny: 0x01 graphic

Wnioski:

Wyznaczona wartość stosunku e/m jest zbliżona do wartości tablicowej, która wynosi 1,76*1011 C/kg. Błąd może być spowodowany dużą niedokładnością pomiaru odchylenia.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Lab fiz 302, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, wszystkie laboratoria z
Lab fiz 101, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, wszystkie laboratoria z
Lab fiz 104, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, wszystkie laboratoria z
Lab fiz 303, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, wszystkie laboratoria z
204pl, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, wszystkie laboratoria z 1 prac
teoria do 109, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, wszystkie laboratoria
Ćw109mmm, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, wszystkie laboratoria z 1 p
302, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, wszystkie laboratoria z 1 pracow
Tabelka 303, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, wszystkie laboratoria z
305przyklad, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, wszystkie laboratoria z
lab 1, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza
206e, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, Laborki, laborki fiza, Fizyka -
104, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, Laborki, laborki fiza, Fizyka -
104e, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, Laborki, laborki fiza, Fizyka -
100, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, Laborki, laborki fiza, Fizyka -
108-2, Politechnika Poznańska ZiIP, II semestr, Fizyka, laborki fiza, Laborki, laborki fiza, Fizyka

więcej podobnych podstron