Ćwiczenie nr 24

Wyznaczanie ładunku właściwego e/m elektronów .

1. Zachowanie się ładunków elektrycznych w polu elektrycznym i magnetycznym .

2. Lampa Browna .

Ad. 1

Na wiązkę elektronów przechodzących przez obszar , w którym istnieje pole magnetyczne o indukcji B działa siła :

I . Ruch naładowanej cząstki odbywa się wzdłuż linii indukcji pola magnetycznego , przy takim ruchu cząstki kąt zawarty między wektorem jej prędkości i wektorem indukcji B równa się 0 lub , w wyniku czego siła Lorentza jest równa 0 ( na cząstkę nie działa pole magn . ) .

II . Cząstka porusza się prostopadle do linii indukcji magn . :
, siła Lorentza FL = q * v * B , oraz skierowana jest prostopadle do wektorów v i B .

Cząstka porusza się w płaszczyźnie do wektora B , a FL pełni rolę siły dośrodkowej :

III. Ruch cząstki w polu magn . gdy jej wektor prędkości v skierowany jest pod dowolnym kątem do wektora indukcji pola B .

Rozkładamy wektor v na dwie składowe :

-
- składowa równoległa do B

-
- składowa prostopadła do B

Prędkość
nie ulega zmianie w polu magn .Cząstka posiada niezerową składową w wyniku czego powinna ona obiegać po okręgu , którego płaszczyzna jest prostopadła do B , a promień

Cząstka uczestniczy w dwóch ruchach jednocześnie w wyniku czego cząstka porusza się po linii śrubowej , której oś pokrywa się z linią indukcji pola magn. , a skok wynosi

Ad .2Przyrządem służącym do wyznaczanie ładunku właściwego elektronów jest lampa Browna . Elektrony wybiegające na skutek termoemisji z katody lampy są poddawane działaniy pola elektrycznego pomiędzy katodą a anodą lampy .

Skutkiem działania pola elektrycznego jest wzrost prędkości elektronów od wart .

v=0 (przy katodzie) do v = v (tuż przy anodzie) , czyli en . kinetyczna e po dojściu do anody wynosi :

zgodnie ze wzorem
:

Elektron biegnący z taką prędkością lub wiązka uderza w ekran lampy powodując pojawienie się plamki świetlnej . Plamka zostanie przesunięta o wart. y , gdy wiązka elektronów przed uderzeniem w ekran przejdzie przez jednorodne pole magn .

Natężenie pola magn . wewnątrz cewek jest równe :

R - promień cewki

i - nat. prądu płynącego przez cewki

n - ilość zwojów w cewce

Znając wart. sił działających na wiązkę elektronów przechodzącą przez pole magn.

otrzymamy :

Wiedząc , że dla próżni B = 0 H , 0 = oraz wstawiając wart. v możemy napisać :

stąd :

promień krzywizny ruchu elektronów wiąże się z wielkością odchylenia plamki y na ekranie lampy oraz z odl . l cewek odchylających od ekranu zależnością :

ostatecznie otrzymamy :

po podstawieniu za R i n wart. mamy :

III . Wykonanie ćwiczenia .

Przyrządy : lampa oscylograficzna z układem cewek , miliamperomierz , zasilacz regulowany .

1. Po włączeniu i pojawieniu się plamki na ekranie lampy ustawić plamkę w położeniu zerowym na skali oraz pokrętłami ustawić punktowy rozmiar plamki i jasność (ostry , wyraźny punkt ) .

2. Połączyć obwód wg schematu .

3. Odczytywać wychylenie plamki na skali y przy kolejnych nat . prądu płynącego przez cewki : 10 , 20 , 30 , 40 mA .

4. Zmienić kierunek prądu w cewkach na przeciwny i ponownie odczytać wychylenia przy tych samych nat. prądu .

5. Tabelka pomiarów .

Lp.	U [V]	l [m]	i1 [mA]	y1 [cm]	i2 [mA]	y2 [cm]	e/m (1)	e/m (2)	e/msr+e/m
1.	1500	0.3
2.	1500	0.3
3.	1500	0.3
4.	1500	0.3
5.	1500	0.3
6.	1500	0.3
7.	1500	0.3
8.	1500	0.3
9.	1500	0.3
10.	1500	0.3
11.	1500	0.3
12.	1500	0.3
13.	1500	0.3
14.	1500	0.3
15.	1500	0.3

---