IV. WNIOSKI

W aktualnym ćwiczeniu zadaniem naszym było obliczenie stosunku e/m, czyli stosunku ładunku elektrony wyrażanego w Kulombach (C) do masy elektronu wyrażanej w
kilogramach (kg), stąd jednostka poszukiwanej wielkości - C/kg.

Do ćwiczenia tego niezbędna nam będzie lampa oscyloskopowa z nawiniętą zwojnicą, na którym obserwować będziemy obraz, którego odpowiednia regulacja będzie nam niezbędna do prawidłowego wykonania ćwiczenia. Dodatkowo potrzebny nam będzie zasilacz anodowy do lampy oscyloskopowej , zasilacz do zwojnicy oraz dwa mierniki, jeden amperomierz, drugi woltomierz. Na amperomierzu obserwować będziemy zmiany prądu w cewce oscyloskopu, oznaczonego jako I. Natomiast woltomierz umożliwi nam obserwację napięcia anodowego „U_A” w oscyloskopie, przez co możliwa będzie jego dokładna regulacja i stała kontrola.

Po złączeniu układu według danego schematu, odpowiedniemu ustawieniu wykorzystywanych mierników (odpowiednie zakresy, obliczenie stałej mierników) możemy przystąpić do wykonywania ćwiczenia. Przy włączonym zasilaniu cewki i płytek odchylania poziomego generatora podstawy czasu, ogniskujemy strumień elektronów na środku ekranu oscyloskopu. Pomiary rozpoczynamy od wyregulowania pokrętłem na obudowie oscyloskopu napięcia anodowego na wartość 700 V. Następnie włączamy generator podstawy czasu, w wyniku czego na ekranie oscyloskopu pojawi się pozioma linia. Po włączeniu zasilania cewki, potencjometrem płynnej regulacji napięcia zasilacza, musimy zogniskować strumień elektronów na ekranie lampy oscyloskopowej. Po uzyskaniu na ekranie skupionego obrazu, plamki, odczytujemy natężenie prądu cewki „I”.

Następnie postępujemy tak samo, zwiększając napięcie anodowe o 100V, aż do wartości 1400V, powyżej której zogniskowanie obrazu staje się prawie nie możliwe. I tak dla każdej wartości napięcia z przedziału od 700 do 1400 V (zmiana co 100V) otrzymujemy wartość prądu cewki. Aby wynik był jak najbardziej dokładny, po dojściu do napięcia rzędu 1400 V pomiar powtarzamy, zmniejszając tym razem napięcie anodowe od 1400 do 700 V, a z otrzymanych par wyników prądów dla poszczególnych napięć obliczamy średnią arytmetyczną.

W ten sposób dla napięć anodowych z przedziału U_A = (700 - 1400)V uzyskujemy odpowiednie średnie wartości prądów cewki I = (2,225 - 3,15)A.

Po wykonaniu pomiarów, obliczamy interesujący nas współczynnik „e/m”, do obliczenia którego potrzebna będzie nam ilość zwojów na jednostkę długości, która dla naszej cewki długiej na 0,375m i składającej się z 690 zwojów, wynosi 1840 zwojów/metr. Innymi wartościami potrzebnymi nam do obliczeń była odległość płytek odchylania od ekranu lampy (h = 0,105m) oraz przenikalność magnetyczna próżni (μ = 4*Π*10^-7 H/m). Znając te wielkości, korzystamy ze wzoru:

Obliczyliśmy w ten sposób współczynniki „e/m” dla poszczególnych napięć anodowych, które to wynosiły e/m = (1,83310296 - 1,940483805) 10¹¹ [C/kg], co daje średni wynik
1,884613823*10¹¹ [C/kg].

Uzyskane wyniku różniły się od siebie bardzo, więc obliczyliśmy błąd ich pomiaru, do czego potrzebne nam były błędy pomiaru prądu i napięcia, które wynikały z klasy zastosowanych mierników (amperomierz- 1,5; woltomierz- 0,5). Co za tym idzie prąd zmierzyliśmy z błędem +/- 0,1125A natomiast napięcie z niedokładnością +/-0,15V. Błędy te posłużyły nam do poznania błędu pomiaru interesującego nas stosunku, który to obliczyliśmy metodą różniczki zupełnej. W wyniku czego otrzymaliśmy błędu dla różnych z pomiarów w granicach
+/-(0,093260038 - 0,191941476)*10¹¹ [C/kg], co daje nam średni błąd rzędu
Δ e/m = +/- 0,146205534*10¹¹ [C/kg].

Daje to nam końcowy wynik doświadczenia:
(e/m +/- Δ e/m) = (1,884613823*10¹¹+/- 0,146205534) *10¹¹ [C/kg].

---