Rok akademicki 1997/98	Laboratorium fizyczne.
Nr ćwiczenia: 51	Pomiar ładunku właściwego e/m elektronu.
Wydział Mechaniczny IZK 1 K05 B	Chudzik Dariusz, Maciej Kuta
Data wykonania 14.V.1998 r.	Ocena		Data zaliczenia	Podpis
		T
		S

1. Zasada pomiaru.

Celem ćwiczenia było wyznaczenie ładunku właściwego elektronu , czyli pomiar stosunku . Pomiaru tego dokonaliśmy metodą Thomsona.

Metoda ta wykorzystuje lampę oscyloskopową , dzięki której można obserwować odchylenie wiązki elektronów w polu elektromagnetycznym. Na elektron poruszający się z prędkością V wpadający w pole magnetyczne o indukcji B działa siła Lorentza dana wzorem:

Siła  Lorentza  nie  powoduje  zmiany  prędkości  elektronu  , a jedynie zakrzywia tor jego ruchu tzn. jest ona siłą dośrodkową.

Elektron wyemitowany z katody porusza się w polu elektrycznym między katodą i anodą. Praca jaką wykonuje pole elektryczne nad elektronem równa się liczbowo energii kinetycznej , jaką uzyska elektron:

Wartość indukcji magnetycznej B zwojnicy obliczamy ze wzoru:

Ostateczny wzór na szukaną wartość stosunku ma postać:

gdzie: U [V] - napięcie między katodą i anodą lampy,

y [m] - wielkość odchylenia plamki na ekranie lampy,

R [m] - promień zwojnicy,

n - ilość zwoi zwojnicy,

I [A] - natężenie prądu w zwojnicy,

L [m] - odległość anoda - ekran.

2. Schemat układu pomiarowego.

3. Tabela pomiarowa.

U	I	Y
[V]	[A]	[mm]	C/kg	C/kg
	2,5	7	1442,430	-185,541
800	3,5	10	1177,854	79,035
	4,5	12,5	877,783	379,106
	2,5	6,5	1609,230	-352,341
1000	3,5	9	1301,147	-44,258
	4,5	11,5	1024,303	232,586
	2,5	5,5	1472,276	-215,387
1200	3,5	8	1338,185	-81,296
	4,5	10	1068,794	188,095

4. Ocena dokładności pojedynczych pomiarów.

U - napięcie między katodą i anodą lampy oscyloskopowej

∆U = ± 1% czyli dla U = 800V ∆U = 8V

Y - wielkość odchylenia plamki na ekranie lampy

∆d = 1 mm

R - promień zwojnicy =0,3 m

∆R = 0,05 m

l - odległość anoda - ekran .

∆l = 18,6 ± 0,3 cm

I - natężenie prądu w zwojnicy .

∆I = ± 0,5 działki czyli ∆I = 0,05A

Błędy : ∆U , ∆R , ∆l podane były w instrukcji do ćwiczenia , natomiast ∆I oraz ∆Y przyjeliśmy ze względu na brak klasy dokładności przyrządów pomiarowych .

6. Rachunek błędów.

1

Błąd przeciętny = ------ * Δ Ei

n

gdzie :

n - ilość pomiarów;

Ei = L - (e/m)i

gdzie L - średnia wartość e/m wartość e/m

Po obliczeniu błąd przeciętny wynosi : -1,11 ⋅ 10 ^-4 C/kg

8. Wnioski.

Pomiary za pomocą podziałki na lampie (wykonanej z fragmentu papieru milimetrowego) nie są zbyt dokładne. Jednakże widać było jaki duży wpływ na odchylenie plamki na lampie ma pole magnetyczne wywołane w zwojnicy. Także zauważyliśmy, że przykładane napięcie powoduje różne zachowania plamki. A mianowicie im większe tym plamka wskazuje mniejsze odchylenie.

---