(wykres 1)
POLITECHNIKA ŚLĄSKA |
GLIWICE, 04.04.2000 |
LABORATORIUM FIZYKI
WYZNACZANIE STOSUNKU ŁADUNKU ELEKTRONU DO JEGO MASY (e / m)
INFORMATYKA
GRUPA VI SEKCJA I
Arkadiusz JESTRATJEW
Tomasz KACZMARZYK
Adrian NOWAK
Wstęp teoretyczny
WKLEJ COŚ!!!
Stanowisko pomiarowe
Stanowisko pomiarowe składa się z lampy oscyloskopowej umieszczonej pomiędzy dwoma cewkami. Cewki mają kształt dwóch kół, a ich poszczególne zwoje są równoległe do kierunku ruchu elektronów w lampie oscyloskopowej. Do cewek podłączony jest regulowany zasilacz (z wbudowanym amperomierzem), którym zmienia się pole elektryczne. Do lampy przymocowana jest linijka umożliwiająca odczyt odchylenia wyświetlanej kreseczki (kropki).
Przebieg ćwiczenia
Po załączeniu lampy oscyloskopowej i zasilacza rozpoczęliśmy serię pomiarów tzn. dla każdej wartości prądu (co 5 mA) odczytywaliśmy odchylenie górne i dolne kreseczki. Pomiary zakończyliśmy przy takiej wartości prądu, przy której odczytanie odchylenia wychodziło poza zakres ekranu lampy.
Obliczenia
Do obliczeń wykorzystaliśmy pewne parametry stałe, które umieszczone są w poniższej tabeli:
Nazwa |
Wartość |
Napięcie przyspieszające U |
800 ± 50 V |
Droga przyspieszania l |
135 ± 10 mm |
Promień cewki R |
130 ± 10 mm |
Liczba zwojów |
160 ± 8 |
Pierwszymi obliczeniami były wartości średnie odchylenia obliczone jako średnia arytmetyczna odchyleń poziomego i pionowego. Wartości te przedstawia poniższa tabela:
Prąd I [mA] |
Odchylenie w górę [mm] |
Odchylenie w dół [mm] |
Odchylenie średnie [mm] |
10 |
2 |
2 |
2 |
15 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
20 |
4 |
4 |
4 |
25 |
5 |
5 |
5 |
30 |
6,5 |
6,5 |
6,5 |
35 |
7 |
7 |
7 |
40 |
8 |
8 |
8 |
45 |
9 |
9 |
9 |
50 |
10 |
10 |
10 |
55 |
11 |
11 |
11 |
60 |
12 |
12 |
12 |
65 |
13 |
13 |
13 |
70 |
14 |
14 |
14 |
75 |
15 |
15 |
15 |
80 |
16,5 |
16 |
16,25 |
85 |
17,5 |
17 |
17,25 |
90 |
18,5 |
18 |
18,25 |
95 |
19,5 |
19 |
19,25 |
100 |
20,5 |
20 |
20,25 |
105 |
21,5 |
21,5 |
21,5 |
110 |
22,5 |
22,5 |
22,5 |
115 |
23,5 |
23,5 |
23,5 |
120 |
24,5 |
24,5 |
24,5 |
125 |
25,5 |
25,5 |
25,5 |
130 |
27 |
26,5 |
26,75 |
135 |
27,5 |
27,5 |
27,5 |
140 |
28,5 |
28,5 |
28,5 |
145 |
29,5 |
29,5 |
29,5 |
150 |
31 |
31 |
31 |
155 |
32 |
32 |
32 |
160 |
32,5 |
32,5 |
32,5 |
Dla powyższych wyników opracowaliśmy wykres:
(wykres 1)
gdzie: s - średnie odchylenie [mm], i - natężenie prądu [mA].
Metodą regresji liniowej dopasowaliśmy prostą do otrzymanych wyników otrzymując następujące wartości współczynników a i b:
a = 0,20609 ± 0,00074
b = - 0,24335 ± 0,07148
Korzystając z wzoru na e do m:
wyliczyliśmy poszukiwany iloraz:
Wartość tablicowa wynosi: 
Błąd względny wielkości wyznaczonej wyznaczamy metodą różniczki zupełnej:
Odpowiadający mu błąd bezwzględny wynosi:
Błąd bezwzględny wynikający z różnicy wartości poprawnej i wyznaczonej wynosi:
Wnioski
Błąd wynikający z pomiarów mieści się w zakresie błędu wynikającego z odchyłek. Niestety wyznaczony błąd bezwzględny wynikający z niedokładności poszczególnych argumentów wynosi aż 62%! Błąd ten wynika z niedokładnych odczytów wartości drogi przyspieszania elektronów w lampie, liczby zwojów w cewkach i odchylenia plamki na ekranie (niedokładność linijki i oka ludzkiego). Pomimo tak dużego błędu metody wyznaczania ilorazu udało nam się go wyznaczyć z pomyłką jedynie 5%.
