Cwiczenie 31


Cel ćwiczenia:

1. Wyznaczanie wartości e/m metodą magnetronu

0x01 graphic

Cześć teoretyczna:

Magnetron jest to lampa elektronowa (dioda) o cylindrycznej anodzie i osiowo umieszczonej katodzie, znajdująca się w polu magnetycznym solenoidu, któte jest równoległe do osi katody. Zewnętrzne pole magnetyczne służy w magnetronie do dodatkowego sterowania prądem anodowym. Elektrony emitowane z katody poruszają się, pod wpływem przyłożonej różnicy potencjałów (między anodą i katodą), od katody do anody po liniach prostych (w przypadku nieobecności pola magnetycznego). Przyłożenie zewnętrznego pola magnetycznego powoduje zakrzywienie toru ruchu elektronów, a dla pewnej, krytycznej wartości pola magnetycznego, zakrzywienie jest tak duże, że elektrony przestają docierać do katody.

Część obliczeniowa:

µ0 (przenikalność elektryczna próżni) = 4π10^-7 [Vs/Am]

N (gęstość uzwojenia solenoidu) = 5.85*103 [1/m]

Ikr (natężenie krytyczne) = 2,4 [A] - odczytane z wykresu przedstawiającą pochodną funkcji I sol/I anod

a(promień katody) =0,9 [mm]

b(promień anody) =1,8 [mm]

U(napięcie anodowe) = 4,5 [V]

0x01 graphic

Poniższe tabelki przedstawiają wartości zmieniającego się natężenia prądu anodowego i prądu płynącego w cewce:

I sol [A]

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

I anod [mA]

27

27

27

27

27

27

27

27

26,9

26,8

26,8

26,8

26,7

26,7

I sol [A]

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2

2,1

2,2

2,3

2,4

2,5

2,6

2,7

2,8

I anod [mA]

26,7

26,7

26,7

26,5

25,8

25

24

22

21

18,5

16,2

14,5

13

12

I sol [A]

2,9

3

3,1

3,2

3,3

3,4

3,5

3,6

3,7

3,8

3,9

4,0

4,1

4,2

I anod [mA]

11

10

9,5

8,5

8

7,2

6,5

6

5,5

5

4,7

4,5

4,2

4

I sol [A]

4,3

4,4

4,5

4,6

4,7

4,8

4,9

5

I anod [mA]

3,8

3,5

3,4

3,4

3,2

3,1

3

3

Zależność e/m obliczamy z podanego poniżej wzoru:

0x01 graphic

0x01 graphic

Wynik przeprowadzonego pomiaru za pomocą magnetronu, jest nieznacznie mniejszy od wartości tablicowej która wynosi 1,78805*1011[C/kg].

Błąd wartości ∆e/m obliczamy z różniczki zupełnej. Wzór na pomiar błędu wygląda następująco:

0x01 graphic

Dane woltomierza: liczba działek-75, zakres-7,5 [V], klasa-0,5

Dane amperomierza: liczba działek-60, zakres-5 [A]. klasa-1

Wzór na ∆U:

0x01 graphic

Wzór na ∆Ikr:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Całkowity błąd obliczony z różniczki zupełnej:

0x01 graphic

Całkowita wartość e/m wyniesie:

0x01 graphic

2.Wyznaczanie wartości e/m metodą odchylania wiązki elektronowej (pole magnetyczne prostopadłe do osi lampy oscyloskopowej)

0x01 graphic

Lampa oscyloskopowa (z łac. oscillare kiwać się i gr. skopein, patrzeć) to lampa obrazowa charakteryzująca się elektrostatycznym odchylaniem wiązki elektronów. Elektrony emitowane przez katodę formowane są w wąską wiązkę przez działo elektronowe (katoda też jest częścią działa elektronowego). Wiązka wytworzona przez działo elektronowe trafia dokładnie w środek ekranu nie odchylona i rysuje tam świecący punkt. Do odchylenia wiązki tak, aby mogła trafić w każdy punkt ekranu, służą dwie pary płytek odchylających - jedna dla kierunku pionowego, druga dla poziomego.

Zaletą lamp oscyloskopowych jest prosta konstrukcja urządzenia - nie wymagająca skomplikowanych układów dodatkowych, jak w przypadku lamp kineskopowych, oraz bardzo szybka praca - płytki odchylające mają niewielką pojemność i nie wymagają dużych energii nawet przy częstotliwościach rzędu setek MHz.

Wadą lamp oscyloskopowych jest niewielki kąt odchylania strumienia - wynosi on raptem kilka - kilkanaście stopni, co powoduje, że lampy są albo długie, albo mają niewielki ekran. Największe osiągalne w praktyce przekątne ekranu to kilkanaście centymetrów.

Lampy oscyloskopowe były też wykonywane jako dwustrumieniowe - były to w zasadzie dwie niezależne lampy w jednej bańce ze wspólnym ekranem. Szczególnym przypadkiem lamp oscyloskopowych były lampy pamiętające. Zawierały w sobie dodatkową elektrodę, która zbierała ładunek i mogła go długo (kilkanaście godzin i więcej) przechowywać oddziałując na bieg strumienia elektronów. Wykorzystywane były do fotografowania pojedynczych szybkich przebiegów, oraz jako pamięć wczesnych maszyn cyfrowych.

Część obliczeniowa:

µ0 (przenikalność elektryczna próżni)= 1,25*10^-6 [H/m*A]

N(ilość zwojów w każdej cewce)= 260

L(odległość średnia między cewkami)= 98 [mm]

D(uśredniona średnica cewki)= 105 [mm]

d(długość działania obszaru pola magnetycznego)= 135 [mm]

U(Napięcie przyśpieszające elektrony)= 1400 [V]

I(natężenie prądu cewki)- dobieramy z tabelki znajdującej się poniżej

e(ładunek elementarny)= 1,602*10^-19 [C]

me(masa ładunku elementarnego)= 9,109*10^-31 [kg]

Wartość e/m obliczamy z metody najmniejszej sumy kwadratów z pomocą programu ORIGIN. Jednakże aby tego dokonać, należy wzór na zależność e/m przekształcić do postaci liniowej. Dokonujemy tego poprzez porównanie poniższych wzorów:

0x01 graphic

Po ich przekształceniu otrzymujemy końcowy wzór:

0x01 graphic

gdzie

0x01 graphic

Obliczamy wartość V:

0x01 graphic

Następnie podstawiając wartości natężenia prądu cewki I oraz odchylenia x, obliczamy wartość indukcji w cewce. Następnie wyliczamy składowe X i Y zależności liniowej:

dz= 5 [mm]

L.P

Wychylenie x [dz]

I cewki [mA]

1

+1

59

2

+2

122

3

+3

175

4

+4

230

1'

-1

68

2'

-2

130

3'

-3

190

4'

-4

240

Wartości indukcji w cewce:

0x01 graphic

Wartości stosunku 2V/B:

0x01 graphic

Wartość stosunku (d^2+x^2)/x [m]:

0x01 graphic

Teraz przeprowadzam obliczenia dla przeciwnego zwrotu pola magnetycznego:

Wartość indukcji w cewce:

0x01 graphic

Wartości stosunku 2V/B:

0x01 graphic

Wartość stosunku (d^2+x^2)/x [m]:

0x01 graphic

Odczytana z wykresu, przetworzonego przez ORIGINA, wartość e/m wyniosła 3,4*10^11 C/kg. Błąd ∆e/m= 7,2*10^9 C/kg. Ostateczna wartość wynosi: e/m= 3*10^11±7*10^9 C/kg.

Wnioski:

Z obydwu metod, bardziej poprawną wartość uzyskano za pomocą magnetronu. Zawdzięczamy to metodzie pomiarowej w której wszystkie wartości są odczytywane bezpośrednio. Błąd jest jedynie zależny od dwóch parametrów : U i Ikr. Pomiar za pomocą pozostałej metody jest mniej dokładny z powodu możliwości popełnienia dużego błędu przy odczycie wskazania plamki z oscyloskopu.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Lab 31.charakterystyka pompy, Ćwiczenie 31
Prezentacja z ćwiczeń 31.03.2009, Epidemiologia UMLUB
Cwiczenie 31, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 31-Ruch elektronu w polu magnetycznym i elektr
ćwiczenie 31, BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, CHEMIA FIZYCZNA
45 Arkuszy ćwiczeniowych Matura angielski rozmowy sterowane, Arkusz ćwiczeniowy 31, Arkusz ćwiczenio
Ćwiczenie 31 - notatki, Elektronika
Z Ćwiczenia 31.05.2008, Zajęcia, II semestr 2008, Analiza matematyczna
31, Cwiczenie 31, Tomasz Dobrzycki
Sprawozdanie do ćwiczenia 31
ĆWICZENIE 31 RAV doc
ćwiczenie 31,1
cwiczenie 31
ćwiczenie 31
Ćwiczenie 31(2) doc
Ćwiczenie 31 doc
Wyniki ćwiczenia 31
cwiczenie 31
Cwiczenie$,30,31

więcej podobnych podstron