Ćwiczenie A22
1.Andrzej Kluczyński 2.Paweł Kaczorek 1.Paweł Ku.Jacek Mliczek |
Zespół nr 32 |
Wydział Elektryczny
|
Ocena z przygotowania: |
Wtorek 11.15 - 14.00
|
Ocena ze sprawozdania: |
1994.04.19
|
Zaliczenie: |
Prowadzący:
|
Podpis prowadzącego: |
RUCH ELEKTRONU W POLU MAGNETYCZNYM I ELEKTRYCZNYM .
WYZNACZANIE WARTOŚCI e/m
1. PODSTAWY FIZYCZNE
Ruch ładunku w polu elektromagnetycznym. Na ładunek q w polu elektrycznym o nateżeniu E działa
siła F=q E której wartość nie zależy od prędkosci poruszajacego się ładunku. Natomiast pole magnetyczne oddziałuje na ładunki elektryczne siłą zwana siłą Lorentza:
F= q(v B),
gdzie v jest predkoscią ładunku,
B indukcją pola magnetycznego.
Z własnosci iloczynu wektorowego wynika, że wektor siły jest prostopadły do płaszczyzny wyznaczonej przez wektory v i B, a jego zwrot wyznacza reguła śruby prawoskrętnej. Wartość siły Lorentza wynosi F=qvB sin (v,B)
Jak łatwo zauważyć pole magnetyczne nie dziala na ładunek elektryczny wówczas ,gdy ładunek nie porusza się (V=0)lub gdy porusza się w kierunku lini pola magnetycznego (wtedy sinus kata pomiędzy wektorami v i B równy jest 0 ). Siła będzie miala wartość największą gdy ruch będzie odbywal się prostopadle do lini pola B .Calkowita sila dzialająca na ładunek znajdujący się w polu elektrycznym i magnetycznym wyraża się wzorem
F=q(E+VB)
Elektron, który wpada z prędkością V do obszaru , w którym dziala pole magnetyczne B pod dowolny kątem odbywa sie po lini śrubowej o stalym skoku sruby .
W przypadku gdy =/2 elektron porusza sie po okręgu którego promien wyraża się wzorem
R=(mV)/(eB)
W przypadku gdy dziala jednocześnie pole magnetyczne B i pole elektryczne E (o tych samych zwrotach) elektron wpadajcy pod kątem porusza sie po lini śrubowej o zmiennym powiększającym
się skoku śruby
2Opis doświadzczenia
Celem przeprowadzonego doświadczenia bylo oszacowanie wielkosci e/m.Doświadczenie polegało na mierzeniu natężenia prądu anodowego Ia w zaleznosci od prądu płynącego przez solenoid Is przy
stałym napięciu pomiędzy katodą ,a anodą Ua i przy stałym natężeniu żarzenia Iz(patrz rys 2)
.Rozpatrując tę zależność można wyznaczyć e/m Siłę Lorentza można rozłożyćna dwie skladowe
(patrz rys 1) w kierunku środka lampy (wzdłuż promienia) Fr i w kierunku prostopadłym do promienia
Fa. Całkowita siła dzialająca na na elektron będzie miała składowe Fa i eE+Fr
Przy obliczaniu wartości e/m korzystamy ze wzoru
gdzie Ikr - natężenie krytyczne prądu anodowego otczytane z wykresu
rys. 1 SCHEMAT ZESTAWU DOŚWIADCZALNEGO BUDOWA MAGNETRONU
MAGNETRON JEST TO LAMPA ELEKTRONOWA (DIODA) O CYLINDRYCZNEI ANODZIE (A) I OSIOWO UMIESZCZONEJ KATODZIE
rys.2 SIłY DZIAłAJąCE NA ELEKTRON PORUSZAJąCY SIę W MAGNETRONIE
Tabela przedstawia zależność Uak od Iak dla Iż=100 ma.
Uak [V] |
0.25 |
0.5 |
0.75 |
1 |
1.25 |
1.5 |
Iak [mA] |
8 |
13 |
18.5 |
24 |
31 |
37 |
Charakterystyka przedstawiająca zależność Uak od Iak.
Tabela przedstawi zależność Iż od Iak dla Uak=0.6V.
Iż [ma] |
25 |
50 |
75 |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
Iak [mA] |
0 |
0 |
0 |
19 |
24.6 |
36.6 |
50 |
65 |
81 |
Charakterystyka przedstawiająca zależność Iż od Iak.
Tabela przedstawia zależność Ie od Iak dla Iż=100mA i Uak=0.6V.
Ie [A] |
0 |
0.5 |
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
3 |
3.5 |
4 |
Iak [mA] |
16 |
9 |
5.3 |
1.6 |
0.74 |
0.42 |
0.29 |
0.22 |
0.18 |
Rachunek błędów:
Iż=100 + -0.05 mA.
Uak=0.6+ -0.05V.
Wykres zależności prądu anodowego od prądu płynącego przez cewkę.
Wartość prądu krytycznego odczytujemy z wykresu i wynosi ona :
Ikr1= 1.15 + - 0.05A
przy Uak =0.6V i Iż=100mA.
Wartości dane do oszacowania wartości e/m:
m=4 p 10 Tm/A.
N=387[zw/m].
b=4.7 10-3 m.
Oszacowanie wielkości e/m
= 7.07 *1011
Błąd dla obliczonej wartości oszacowuje się za pomocą różniczki zupełnej :
=0.26*
Wartość e/m wraz zbłędem wynosi:
e/m=(7.07 + - 0.26) * 1011