Temat: Wyznaczanie ładunku właściwego
elektronów.

Teoria:

- Ruch elektronu w polu elektrycznym.

Siła która działa na ładunek wynosi:

i jest ona skierowana wzdłuż lini pola. Siła ta wymusza na ładunku jego przyspieszenie, a przez to pole elektryczne wykonuje prace:

lub:

U - różnica potencjałów między punktami a, b (punkty te to końce skończonej drogi na której wykonywana jest praca)

Praca ta zostaje zamieniona na energię kinetyczną ładunku bo jest on w ruchu:

Po przekształceniach prędkość wynosi:

- Ruch elektronu w polu magnetycznym:

W polu magnetycznym na elektron poruszający się działa siła:

Kierunek tej siły jest prostopadły do płaszczyzny którą tworzą wektory prędkości i indukcji magnetycznej (zwrot i siły wyznaczamy z reguły, śruby prawoskrętnej lub prawej ręki)

Pod wpływem tej siły elektron doznaje jedynie zmiany kierunku ruchu. Musimy rozpatrzyć tutaj przypadki:

a) α = 0 lub α = π

wtedy siła ta równa się zero (bo
lub
jest równy zero)

b) α =

Siła ta ma wartość maksymalną bo
i jest skierowany prostopadle do wektorów
i

Siła ta więc pełni rolę siły dośrodkowej.

m - masa elektronu

r - promień okręgu

możemy tutaj zauważyć, że ruch odbywa się po okręgu o promieniu:

i okresie:

3. α - dowolne (różne od wcześniejszych przypadków)

Rozkładamy wektor
na dwie składowe (równoległą do
i prostopadłą do
). Na składową równoległą siła nie działa. Składowa prostopadła powoduje że elektron porusza się po okręgu którego płaszczyzna jest prostopadła do
.

Elektron porusza się tutaj po lini śrubowej o skoku:

Lampa Browna.

Ma ona katodę emitującą elektrony i anodę pomiędzy którymi są one przyspieszane (w polu elektrycznym).

Od V = 0 do V końcowego (przy anodzie). Lampa ta posiada również cewki, które wytwarzają pole magnetyczne odpowiedzialne za odchylenie wiązki elektronów o pewną wartość. Elektrony rzucane są na ekran gdzie pojawiają się w postaci plamki świetlnej, którą możemy obserwować.

Definicje i relacje matematyczne:

Obliczenia które wykonywałem zostały zrobione w oparciu o zależności:

Błąd przy pomiarze ładunku właściwego:

Wartość ładunku właściwego:

Kolejność wykonywania czynności:

1. załączyć lampę oscylograficzną, a po tej czynności ustawić plamkę na skali w pozycji zerowej, a także sprowadzić ją do rozmiarów punktu (jak najmniejszych).

2. obwód do wykonywanego ćwiczenia należy połączyć według schematu jak na ilustracji podanej wraz z pomocami naukowymi.

3. cewki lampy zasilić prądem stałym i przy jego różnych wartościach zmierzyć odchylenie wiązki elektronów.

4. pomiary powtórzyć przy zmienię kierunku płynącego prądu lecz przy tych samych jego wartościach.

Tabela

U	l	I1	y1	I2	y2
[V]	[m]	[A]	[m]	[A]	[m]
1500	0,3	0,005	0,0028	0,005	0,003	147 226 960 530	169 006 185 172	156347461108,1	17241129212
1500	0,3	0,01	0,0058	0,01	0,0061	157 840 461 203	174 577 224 113
1500	0,3	0,015	0,009	0,015	0,0092	168 736 126 396	176 304 587 727
1500	0,3	0,02	0,0112	0,02	0,0118	146 842 993 593	162 947 690 991
1500	0,3	0,025	0,0146	0,025	0,0144	159 388 827 021	155 071 858 722
1500	0,3	0,03	0,0174	0,03	0,018	156 901 071 787	167 829 441 054
1500	0,3	0,035	0,0202	0,035	0,021	154 997 435 860	167 395 493 101
1500	0,3	0,04	0,0232	0,04	0,0238	156 085 968 318	164 161 499 156

Obliczenia i wykresy:

Użyty amperomierz posiadał następujące parametry:

Z_A = 75 mA; n = 75;
;

Wszystkich obliczeń dokonałem w programie Microsoft Excel posługując się wzorami:

1.

2.

Wykres dla I₁ i y₁:

Wykres dla I₂ i y₂:

Wnioski:

Dość duże znaczenia a tym samym wpływ na wykonane ćwiczenie, miało ustawienie rozmiarów plami na ekranie lampy. Im ustawiona plamka była mniejsza tym dokładniejszy uzyskiwaliśmy odczyt ze skali odchyleniowej na ekranie, co miało oczywiście wpływ na wielkość błędu.

4

7

---