 | Pobierz cały dokument lab.52.mibm.wip.pw.fizyka.2.laborki.fiza.2.31.ruch.doc Rozmiar 55 KB |
Celem ćwiczenia było wyznaczenie ładunku właściwego elektronu tzn. stosunku ładunku elektronu do jego masy (e/m) . Do wyznaczania tej stałej stosuje się dwie metody :
- metodę podłużnego pola magnetycznego,
- metodę poprzecznego pola magnetycznego (tzw. metoda Thomsona).
1. Opis zjawiska fizycznego
Na elektron znajdujący się w polu elektrycznym o natężeniu E działa siła:
Kierunek jest przeciwny do kierunku ze względu na ujemny ładunek elektronu (
).
Prędkość elektronu nabyta w polu elektrycznym
.
Na elektron poruszający się z prędkością 
w polu magnetycznym o indukcji działa siła:
Metoda Thomsona polega na odchylaniu wiązki elektronów poruszających się w kierunku prostopadłym do wektora indukcji pola magnetycznego . W przypadku takiego ruchu na elektron działa siła Lorentza , która ma charakter siły dośrodkowej i powoduje , że elektron porusza się po torze kołowym . Odchylenie wiązki można skompensować za pomocą poprzecznego pola elektrycznego wytwarzanego przez przyłożenie napięcia do pary płytek odchylających umieszczonych w obszarze działania pola magnetycznego . Znając wartość tego napięcia wyznacza się ładunek właściwy elektronu .
Metoda podłużnego pola magnetycznego polega na przepuszczeniu wiązki elektronów przez selenoid zgodnie z kierunkiem pola magnetycznego . W takim układzie pole magnetyczne nie wpływa na ruch elektronów , dopiero w momencie nadania elektronowi niewielkiej prędkości poprzecznej poprzez przyłożenie napięcia do płytek odchylających następuje zmiana toru ruchu . Ruch ten jest wtedy superpozycją ruchu jednostajnego prostoliniowego wzdłuż osi x i ruchu jednostajnego po okręgu w płaszczyźnie prostopadłej do osi x z okresem obiegu T . Wykonując taki ruch elektron przetnie ponownie oś x w odległości
l , która nie zależy od składowej poprzecznej prędkości a jedynie od prędkości podłużnej oraz od wartości indukcji pola magnetycznego . Możne zatem przez zmianę wartości indukcji zogniskować elektrony w zadanym punkcie i znając wartości indukcji napięcia przyspieszającego oraz odległość l obliczyć ładunek właściwy elektronu .
2. Pomiary
Metoda podłużnego pola magnetycznego .
Stałe aparaturowe:
n/b=7200±50 zw/m - liczba zwojów selenoidu na jednostkę długości .
lx=22,1 cm
ly=18,3 cm
woltomierz:
klasa 1,5
zakres 1,5 kV
amperomierz:
klasa 0,5
zakres 750 mA
μ0=4π*10-7 [V*s/A*m] - przenikalność magnetyczna próżni.
