Rok akademicki 1995/96	Laboratorium Fizyczne
Nr ćwiczenia 51	Wyznaczenie stosunku e/m dla elektronu z odchylenia w polu magnetycznym
Wydział Mech. IZK K01	A. Ciba
Data wykonania 07.03.96r.		Ocena	Data zaliczenia	Podpis
	T
	S

1. CEL ĆWICZENIA :

1. Wyznaczenie stosunku e/m dla elektronu z odchylania w polu magnetycznym.

2. Obliczenie wartości średniej e/m oraz błąd przeciętny.

3. Dla wybranego pomiaru e/m obliczyć błąd max.

4. Porównać otrzymaną wartość e/m z tablicami.

2 . PRZYRZĄDY :

1. Lampa oscyloskopowa.

2. Zasilacz Wysokiego Napięcia (WWN).

3. Dwa Zasilacze Niskiego Napięcia (WNN).

4. Amperomierz.

5. Zwojnica.

6. Linijka, flamaster.

3. SCHEMAT BLOKOWY UKŁADU

ZWOJNICA

R_J

WNN K L.OSCYL.

WWN

R_O

A

WNN

R_O - regulacja ostrości

R_J - regulacja jaskrawości

K - katoda

WWN - wzmacniacz wysokiego napięcia

WNN - wzmacniacz niskiego napięcia

A - amperomierz

4. ISTOTA ĆWICZENIA , CHARAKTERYSTYKA URZĄDZENIA :

Ćwiczenie przeprowadzone zostało przy pomocy lampy oscyloskopowej umieszczonej w polu magnetycznym, którego źródłem jest zwojnica zasilana prądem stałym. Wytwarza ona wiązkę elektronów, których źródłem jest katoda pośrednio żarzona. Otacza ją tzw. cylinder Wehnelta z niewielkim otworem przez który przechodzi wiązka elektronów (posiada nieco niższy potencjał niż katoda). Za nim umieszczona jest pierwsza siatka sterująca, która skupia wiązkę elektronów. Druga siatka sterująca. Jej zadaniem jest przyspieszanie elektronów. Promień zostaje zogniskowany na luminescencyjnym ekranie naniesionym na wewnętrzną stronę płaskiej części szklanego balonu. Powoduje to „zaświecenie” się okrągłej plamki na części zewnętrznej lampy.

Lampa oscyloskopowa umieszczona jest w polu magnetycznym zwojnicy. Pole to powoduje odchylenie wiązki elektronów. Odchylenie to powoduje siła Lorenza, która działa na punktowy ładunek elektryczny q poruszający się w polu elektromagnetycznym. Wartość tej siły wynosi:

F_L= q [ E + (v,B) ]

gdzie :

q - ładunek

v - prędkość

E - natężenie pola elektrycznego

B - wektor indukcji magnetycznej

człon q•E - siła z jaką działa na ładunek pole elektryczne (znika w polu magnetostatycznym)

człon q• (v,B) jest prostopadły do v i B i oznacza siłę z jaką działa pole magnetyczne (znika w polu elektrostatycznym)

Powoduje ona zakrzywienie toru ładunku lecz nie zmienia wartości bezwzględnej prędkości. Obserwować to będziemy jako przemieszczenie się plamki z pozycji pierwotnej. Przy czym wartość tego przesunięcia zależeć będzie od napięcia zasilającego lampy, oraz natężenia prądu w zwojnicy. Dzięki zebranym pomiarom będziemy mogli określić stosunku e/m.

5. PRZEBIEG ĆWICZENIA :

1. Przewodem koncentryczy wysokiego naoięcia łączymy ZWW z lampa oscyloskopową. Zasilacze niskiego napięcia łączymy z obwodami LO oraz zasilamy zwojnicę (pamiętając o włączeniu w obwód amperomierza).

2. Włączamy zasilacze i czekamy aż zaświeci się czwrwonw kontrolka. Polaryzację ustawiamy na „+” (pos) i ustawiamy napięcie 800 [V]. Na ekranie pojawia się plamka, ustawimy jej ostrość potencjometrami znajdującymi się przy lampie i zaznaczamy pierwotne położenie flamastrem. Na ZNN zwojnicy ustawiamy prąd 2,5[A] Wartość prądu odczytujemy z amperomierza włączonego w obwód zwojnicy.

Pomiaru dokonujemy dla 800, 1000, 1200 [V] i prądów 2,5; 3,5; i 4,5 [A].Każdorazowo mierząc odchylenie plamki za pomocą linijki. Wyniki wpisujemy do tabeli poniżej.

5. TABELA WYNIKÓW POMIARÓW

U[V]	I[A]	y[mm]
800	2,6 3,7 4,8	7 10 12
1000	2,7 3,8 4,9	7 10 12
1200	2,7 3,8 5,0	6 8 11

WZÓR NA ŁADUNEK WŁAŚCIWY

=

μ₀ = 12,56 • 10^-7 [Vs/Am]

l = 18,6 ± 0.3 [cm] - odegłość anoda-ekran

n = 8 zwoi - ilość zwoi zwojnicy

R = 0,3 ± 0,05 [m]

ΔU = ± 1% z U

I - natężenie prądu w zwojnicy

U - napięcie pomiędzy katodą a anodą w lampie (800, 1000, 1200 V)

y - przesunięcie plamki

Przykładowe obliczenie e/m wg w/w wzoru dla:

U = 1000 [V]

I = 2,7 [A]

y = 7 [mm]

1,15 • 10¹¹

JEDNOSKA

---