LABORATORIUM FIZYCZNE Grupa lab. 1
Kolejny nr ćwiczenia: 7	Nazwisko i imię:	Wydział
Symbol ćwiczenia: 52		ETI
Temat: Wyznaczanie	Data odrobienia ćwiczenia:	Semestr
ładunku właściwego	95.11.30	III
elektronu metodą	Data oddania sprawozdania	Grupa st.
magnetronową.	95.12.07	AiR/II
	Podpis	Ocena:

Wyniki pomiarów:

U=0V							zakres 0.15mA
Ic [mA]	0	10	20	25	30	35		40	45	50	55	60	65
Ia[mA] 1pom.	0.027	0.0274	0.026	0.025	0.022	0.018		0.016	0.014	0.011	0.01	0.008	0.007

U=5V							zakres 1.5mA
Ic [mA]	0	10	40	50	60	70		75	80	90	100	110
1) Ia[mA] 1pom.	0.60	0.60	0.59	0.57	0.55	0.52		0.50	0.45	0.38	0.32	0.27
2) Ia[mA] 1pom.	0.59	0.59	0.58	0.56	0.54	0.53		0.50	0.48	0.38	0.31	0.26
Ia śr[mA] 1pom.	0.60	0.60	0.59	0.57	0.55	0.53		0.50	0.47	0.38	0.33	0.27

U=10V							zakres 1.5mA
Ic [mA]	0	10	30	50	75	90		100	110	120	130	140	150
1) Ia[mA] 1pom.	1.40	1.40	1.40	1.37	1.33	1.29		1.23	1.10	0.90	0.85	0.77	0.65
2) Ia[mA] 1pom.	1.40	1.40	1.40	1.37	1.34	1.30		1.22	1.10	0.95	0.85	0.77	0.67
Ia śr[mA] 1pom.	1.40	1.40	1.40	1.37	1.34	1.30		1.23	1.10	0.93	0.85	0.77	0.66

U=15V							zakres 15mA
Ic [mA]	0	20	50	75	100	120		130	140	150	160	170	180
1) Ia [mA] 1pom.	2.50	2.50	2.50	2.30	2.25	2.10		2.00	1.80	1.50	1.40	1.30	1.20
2) Ia [mA] 1pom.	2.30	2.30	2.30	2.25	2.25	2.15		2.00	1.80	1.55	1.45	1.30	1.20
Ia śr[mA] 1pom.	2.40	2.40	2.40	2.28	2.25	2.13		2.00	1.80	1.53	1.43	1.30	1.20

U=20V							zakres 15mA
Ic [mA]	0	50	100	120	130	140		150	160	170	180	190	200
Ia [mA] 1pom.	3.5	3.5	3.5	3.4	3.3	3.25		3.0	2.8	2.5	2.25	2.1	2.0

U=25V							zakres 15mA
Ic [mA]	0	50	100	120	135	150		160	170	180	190	200	210
Ia [mA] 1pom.	4.8	4.8	4.7	4.7	4.6	4.5		4.3	4.1	3.7	3.4	3.1	2.8

a [m]	b [m]	k	dokładność Ic [klasa]	dokładność Ia [klasa]
0.003	0.018	0.023	0.5	1.5

Opracowanie:

Przepływ prądu elektronowego w polu współosiowych cylindrów, z których wewnętrzny jest podgrzewaną katodą, można przerwać za pomocą odpowiednio silnego jednorodnego pola magnetycznego skierowanego zgodnie z osią cylindrów. Takie pole magnetyczne zakrzywia tory elektronów termoemisji i jeżeli jest dostatecznie silne, to nie pozwoli elektronom dotrzeć do anody. Korzystając z poniższego związku można wrazić ładunek właściwy elektronów za pomocą wielkości mierzalnych bezpośrednio, takich jak napięcie U, promienie cylindrów, wewnętrznego a i zewnętrznego b, oraz indukcji pola magnetycznego B_k.

Wykresy prądu I_a w zależności od prądu cewki I_c zawarte są na załączonych do opracowania wykresach. Z wykresów tych zostały wyznaczone krytyczne wartości natężeń prądów.

Wyniki te zostały zebrane w poniższej tabeli:

U [V]	Δ Ia[mA]	Ik [A]	Ik^2[A^2]	Δ Ik^2[A^2]
0	0.0025	23⋅10^-3	0.51⋅10^-3	70⋅10^-6
5	0.02	45⋅10^-3	2.03⋅10^-3	140⋅10^-6
10	0.02	83⋅10^-3	6.89⋅10^-3	250⋅10^-6
15	0.22	117⋅10^-3	13.69⋅10^-3	350⋅10^-6
20	0.22	135⋅10^-3	18.23⋅10^-3	410⋅10^-6
25	0.22	154⋅10^-3	23.72⋅10^-3	460⋅10^-6

Znalezione wartości I_k zostały przedstawione na wykresie I_k² = f(U)

Jeżeli prędkość początkowa elektronów z katody jest różna od zera to obowiązuje zależność:

I_k² = A ⋅ U + I_ko²

Współczynnik kierunkowy A tej prostej zawiera stosunek e/m oraz parametry lampy i cewki. Zatem do wyznaczenia wartości e/m potrzebne jest znalezienie tego współczynnika i zastosowanie wzoru:

Do obliczenia wartości współczynnika A konieczna jest znajomość wartości krytycznych natężeń prądów I_ki, odpowiadających kilku różnym napięciom U_i przyspieszającym elektrony.

Szukane wartości znajdujemy metodą regresji liniowej otrzymujemy:

gdzie:

Wszystkie obliczenia zostały wykonane za pomocą programu MS EXCEL, z którego wydruk został załączony do sprawozdania.

Ostatecznie otrzymamy:

Niepewność współczynników a i b wynosi:

Miarą tego, jak silna jest badana współzależność, jest współczynnik korelacji liniowej:

A	B	SA^2	SB^2	SA	SB	r
0.98⋅10^-3	-1.4⋅10^-3	4.93⋅10^-9	1.13⋅10^-6	7.02⋅10^-5	1.06⋅10^-3	0.9899

Dokładność wyznaczenia wartości e/m zależy od dokładności obliczonego współczynnika kierunkowego A.

Błąd względny znajdujemy metodą różniczki i otrzymujemy:

gdzie ΔA=S_A=7.02⋅10^-5

Na błąd poszukiwanej wielkości wpływ miało kilka czynników.

Pomiary I_a na tym samym zakresie. W związku z tym nieduże prądy mogły być odczytywane z dużym błędem. Przy tak małych prądach I_a wskazówka niewiele się wychylała od położenia zerowego, zakres mikroamperomierz nie był ustawiony optymalnie.

Na wynik pomiarów wpływ mogła mieć także wykrzywiona wskazówka miliamperomierz.

Konieczność wyznaczania wartości I_k metodą graficzną mogła być także przyczyną powstania błędów.

(str. 1)

U[V]

I_k² [A²]

U[V]

I_k²[A]

---