Tomasz Dobrzycki |
11.03.1997r. |
WPPT(Fizyka) 1rok |
|
SPRAWOZDANIE NR 3
Temat : Wyznaczanie stosunku e/m elektronu.
I METODA POPRZECZNEGO POLA MAGNETYCZNEGO
Schemat układu pomiarowego do wyznaczania stosunku e/m elektronu metodą poprzecznego pola magnetycznego.
L |
- lampa oscyloskopowa |
Z0 |
- zasilanie lampy oscyloskopowej |
C1,C2 |
- cewki Helmholtza |
Z1 |
- regulowany zasilacz cewek Helmholtza |
Z2 |
- zasilanie potrzebne do wytworzenia pola elektrycznego |
1. Przebieg ćwiczenia.
Po włączeniu zasilania lampy oscyloskopowej i wstępnym wyregulowaniu jasności, ostrości i położenia zerowego plamki świetlnej na ekranie, należy włączyć prąd do obwodu cewek i regulując jego natężenie I przesunąć plamkę o zadaną wartość y. Następnie przesunięcie to należy skompensować przez doprowadzenie do płytek odchylających odpowiednio dobranej wartości napięcia U, przy którym plamka powróci w położenie zerowe.
Indukcję magnetyczną B w obszarze środkowym między cewkami Helmholtza oblicza się ze wzoru
μ0 = 4π⋅10-7 [Vs/Am] |
- przenikalność magnetyczna próżni |
n = 650 |
- liczba zwojów |
I [A] |
- natężenie prądu |
R = 0,05±0,001 [m] |
- promień cewki |
Natężenie pola elektrycznego E wyraża wzór
U [V] |
- napięcie odchylające |
d = 0,005±0,001 [m] |
- odległość płytek odchylających |
Stosunek e/m elektronu jest określony wzorem
L = 0,09±0,001 [m] |
- odległość ekranu od punktu wejścia elektronu w pole magnetyczne |
l = 0,011±0,001 [m] |
- średnica obszaru działania pola magnetycznego |
2. Tabele z wynikami pomiarów i obliczeń
kier. |
pomiar |
przes.pl. |
0,005 |
Z |
0,01 |
Z |
góra |
I |
I [A] |
0,011 |
0,03 |
0,022 |
0,075 |
|
|
U [V] |
12 |
30 |
24 |
75 |
|
II |
I [A] |
0,0117 |
0,03 |
0,023 |
0,075 |
|
|
U [V] |
11,3 |
30 |
23,8 |
75 |
|
III |
I [A] |
0,0116 |
0,03 |
0,024 |
0,075 |
|
|
U [V] |
12,3 |
30 |
24,1 |
75 |
|
|
Iśr [A] |
0,011433 |
|
0,023 |
|
|
|
Uśr [V] |
11,86667 |
|
23,96667 |
|
|
|
B |
0,000267 |
|
0,000538 |
|
|
|
E |
2373,333 |
|
4793,333 |
|
|
|
e/m |
1,79E+11±7E+9 |
|
1,78E+11±8,8E+9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
dół |
I |
I [A] |
0,011 |
0,03 |
0,022 |
0,075 |
|
|
U [V] |
12 |
30 |
25 |
75 |
|
II |
I [A] |
0,011 |
0,03 |
0,0219 |
0,075 |
|
|
U [V] |
12,6 |
30 |
25 |
75 |
|
III |
I [A] |
0,0112 |
0,03 |
0,0225 |
0,075 |
|
|
U [V] |
12,5 |
30 |
24,5 |
75 |
|
|
Iśr [A] |
0,011067 |
|
0,022133 |
|
|
|
Uśr [V] |
12,36667 |
|
24,83333 |
|
|
|
B |
0,000259 |
|
0,000517 |
|
|
|
E |
2473,333 |
|
4966,667 |
|
|
|
e/m |
1,91E+11±7,5E+9 |
|
1,93E+11±9,7E+9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
kier. |
pomiar |
przes.pl. |
0,015 |
Z |
0,02 |
Z |
góra |
I |
I [A] |
0,0335 |
0,075 |
0,046 |
0,075 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U [V] |
35 |
75 |
44 |
75 |
|
II |
I [A] |
0,034 |
0,075 |
0,0462 |
0,075 |
|
|
U [V] |
34 |
75 |
44,5 |
75 |
|
III |
I [A] |
0,0337 |
0,075 |
0,0475 |
0,075 |
|
|
U [V] |
33,8 |
75 |
45,1 |
75 |
|
|
Iśr [A] |
0,033733 |
|
0,046567 |
|
|
|
Uśr [V] |
34,26667 |
|
44,53333 |
|
|
|
B |
0,000789 |
|
0,001089 |
|
|
|
E |
6853,333 |
|
8906,667 |
|
|
|
e/m |
1,78E+11±6,1E+9 |
|
1,62E+11±4,1E+9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
dół |
I |
I [A] |
0,0335 |
0,075 |
0,044 |
0,075 |
|
|
U [V] |
38 |
75 |
50 |
75 |
|
II |
I [A] |
0,033 |
0,075 |
0,0432 |
0,075 |
|
|
U [V] |
37 |
75 |
48,7 |
75 |
|
III |
I [A] |
0,0325 |
0,075 |
0,0438 |
0,075 |
|
|
U [V] |
36,5 |
75 |
48,5 |
75 |
|
|
Iśr [A] |
0,033 |
|
0,043667 |
|
|
|
Uśr [V] |
37,16667 |
|
49,06667 |
|
|
|
B |
0,000771 |
|
0,001021 |
|
|
|
E |
7433,333 |
|
9813,333 |
|
|
|
e/m |
1,86E+11±6,3E+9 |
|
1,84E+11±4,7E+9 |
|
3. Obliczenie błędów pomiarów
4. Przykładowe obliczenia {dla wychylenia 0,005m w górę}
Δe/m=1,8E+11±7E+9
II METODA PODŁUŻNEGO POLA MAGNETYCZNEGO
1. |
Zacisk solenoidu |
|
Z |
zasilacz lampy oscylosk. |
|
2. |
Ekran lampy oscyloskopowej |
|
Z1 |
zasilacz solenoidu |
|
3. |
Lampka kontrolna |
|
S |
solenoid |
|
4. |
Wyłącznik solenoidu |
|
K |
katoda |
|
5. |
Woltomierz do pomiaru napięcia przyśpieszającego |
|
A L |
anoda lampa oscylosk. |
|
|
|
|
U |
nap. przyśpieszające |
|
|
|
|
U1 |
zmienne napięcie odchylające |
|
|
|
|
|
|
|
1. Przebieg ćwiczenia
Elektrony emitowane z katody lampy oscyloskopowej są przyspieszane i uformowane w wiązkę przez system elektrod wyrzutni elektronowej. Przechodząc między parą płytek odchylających P1, P2 pod wpływem przyłożonego zmiennego napięcia odchylającego U1, elektrony uzyskują składową poprzeczną prędkości i wytwarzają na ekranie świecący odcinek. Po włączeniu prądu w obwodzie solenoidu i w miarę zwiększania jego natężenia świecący odcinek na ekranie ulega coraz większemu skręceniu i skróceniu. Regulując natężenie prądu płynącego przez solenoid można osiągnąć zredukowanie śladu wiązki elektronów na ekranie do punktu. W tych warunkach można zastosować wzór :
n/b = 7200±50 [zw/m] |
|
lx = 0,221[m] |
-odległość płytek odchylających od ekranu |
ly = 0,183 |
-odległość płytek odchylających od ekranu |
2. Tabele z wynikami pomiarów i obliczeń
OX |
I |
|
II |
|
III |
|
|
|
U [V] |
I [A] |
Z |
I [A] |
Z |
I [A] |
Z |
Iśr [A] |
e/m[C/kg] |
800 |
0,315 |
0,75 |
0,3 |
0,75 |
0,3 |
0,75 |
0,305 |
1,7E+11±4,2E+9 |
1000 |
0,319 |
0,75 |
0,315 |
0,75 |
0,314 |
0,75 |
0,316 |
1,98E+11±4,8E+9 |
1200 |
0,32 |
0,75 |
0,322 |
0,75 |
0,323 |
0,75 |
0,321667 |
2,29E+11±5,4E+9 |
1400 |
0,32 |
0,75 |
0,321 |
0,75 |
0,325 |
0,75 |
0,322 |
2,67E+11±6,3E+9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OX |
I |
|
II |
|
III |
|
|
|
U [V] |
I [A] |
Z |
I [A] |
Z |
I [A] |
Z |
Iśr [A] |
e/m[C/kg] |
800 |
0,418 |
0,75 |
0,419 |
0,75 |
0,42 |
0,75 |
0,419 |
1,31E+11±2,4E+9 |
1000 |
0,432 |
0,75 |
0,429 |
0,75 |
0,411 |
0,75 |
0,424 |
1,6E+11±2,9E+9 |
1200 |
0,455 |
0,75 |
0,461 |
0,75 |
0,47 |
0,75 |
0,462 |
1,62E+11±2,7E+9 |
1400 |
0,48 |
0,75 |
0,48 |
0,75 |
0,478 |
0,75 |
0,479333 |
1,75E+11±2,8E+9 |
3. Obliczenie błędów pomiarów
4. Przykładowe obliczenia
[C/kg]