Rok akademicki 2003/2004	LABORATORIUM Z FIZYKI
Nr ćwiczenia: 51	Pomiar ładunku właściwego e/m elektronu.
Wydział: W.B. i I.Ś. Grupa: 2.3 6 lab	Robert Wachowski
Data wykonania: 6.11.2003 r.	OCENA		Data zaliczenia	Podpis
	Teoria
	Sprawozdanie

1. ZASADY 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:

dla cewki Helmhotza

Ostateczny wzór na szukaną wartość stosunku ma postać:

dla cewki Helmhotza

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

Rys. 1. Schemat układu pomiarowego do wyznaczania ładunku właściwego e/m.

3. OCENA DOKŁADNOŚCI POJEDYŃCZYCH POMIARÓW

Błędy pomiaru urządzeń:

• amperomierz METEX M-3610

ΔI = ± 1,2 % rdg + 1 mA

• zasilacz ZWN 2,5 kV, z nastawienia

ΔU = ± 2,0% U

4. TABELA POMIAROWA

U	I	y
[V]	[mA]	[mm]
1300	100	4,5	4,70	1,51
		200	8,0	3,69	0,50
		300	11,5	3,35	0,17
		400	15,5	3,37	0,19
		500	19,5	3,34	0,16
	1700	100	3,5	2,84	0,34
		200	7,0	2,83	0,35
		300	10,0	2,55	0,64
		400	13,5	2,58	0,60
		500	17,0	2,58	0,61
		Wartość średnia		3,18

Tab. 1. Wyniki pomiarów

5. PRZYKŁADOWE OBLICZENIA WYNIKÓW

Obliczenie stosunku
(dla piątego pomiaru):

3,34

Obliczenie wartości średniej stosunku
:

Obliczenie wielkości
(dla piątego pomiaru):

6. RACHUNEK BŁĘDÓW

1. błąd przeciętny wszystkich pomiarów

2. błąd maksymalny dla wybranego pomiaru (dla piątego pomiaru):

po różniczkowaniu otrzymujemy:

ΔU = ± 2% × 1300 = 26 V

ΔR = ± 0,01 m

Δl = ± 0,005 m

Δy = ± 0,0005 m

ΔI = ± 1,2 % × 500 + 1 mA = 7 mA = 0,007 A

7. ZESTAWIENIE WYNIKÓW

wartość średnia

błąd przeciętny

błąd maksymalny

8. UWAGI I WNIOSKI

Obliczona wartość
jest daleka od wartości tablicowej, która wynosi 1,76×10¹¹
. Możliwe, że różnica ta spowodowana jest niedokładnością odczytywanych wielkości, bowiem błąd maksymalny wynosi około 50%.

6

5

ZWN

41

ZNN

KP 16102

K

A₁

A₂

1

2

--

+

reg.

jeskraw.

A

ZNN

5352 M

---