Nr ćw: 206	Data: 26.03.2003	Maciej Łuczak	Wydział Budownictwa Architektury i Inżynierii Środowiska Kierunek Budownictwo	Semestr: II	Grupa: V
Prowadzący: Jędrzej Łukasiewicz			Przygotowanie:	Wykonanie:	Ocena:

POMIAR STOSUNKU e/m METOD* ODCHYLE* W POLU MAGNETYCZNYM.

1. Opracowania teoretyczne ćwiczenia:

Ładunek elementarny (ładunek elektryczny):

Wielkość skalarna charakteryzująca oddziaływane ciał z polem elektrycznym. W układzie SI ładunek elektryczny określa się jako iloczyn natężenia i prądu elektrycznego oraz czasu t przepływu, czyli:

Jednostką ładunku elektrycznego jest kulomb (1C). Ładunek elektryczny ciała jest zawsze całkowitą wielokrotnością najmniejszej wartości ładunku elektrycznego występującego w przyrodzie, tzw. ładunku elementarnego
. Nośnikami ładunku elementarnego są elektrony, protony, jony i niektóre inne cząstki elementarne. Nowsze koncepcje teoretyczne przewidują istnienie w przyrodzie kwarków - cząstek o ułamkowym ładunku elektrycznym elementarnym

Ładunek w polu elektrycznym i magnetycznym:

Na każdą posiadający ładunek elektryczny cząstkę , poruszającą się w polu elektrycznym i magnetycznym działa siła Lorentza.

Siła Lorentza:

Siła F działająca na posiadającą ładunek elektryczny q cząstkę, poruszającą się z prędkością V w polu elektrycznym o natężeniu E i polu magnetycznym o indukcji B, określona wzorem:

Lampa oscyloskopowa

Lampa obrazowa umożliwiająca obserwacją wizualną lub rejestracją fotograficzną obrazu w postaci linii, która jest odwzorowaniem przebiegów elektrycznych zmiennych w czasie. Lampa oscyloskopowa składa się z wyrzutni elektronów, elektrycznego układu odchylającego oraz ekranu luminescencyjnego.

Źródło prądu

urządzenie służące do wytwarzania prądu elektrycznego (charakteryzujące się niezerową siłą elektromotoryczną). Ze względu na mechanizm wytwarzania prądu wyróżnia się źródła prądu mechaniczne (generatory, prądnice, alternatory), chemiczne (ogniwa chemiczne), termiczne (termoogniwo) i jądrowe (izotopowy zasilacz).

2. Dane eksperymentalne:

L.P.	Natężenie prądu	Y1	Y2
1	0	11,7	11,7
2	5	11,5	11,9
3	10	11,2	12,1
4	15	11	12,3
5	20	10,8	12,6
6	25	10,6	12,8
7	30	10,4	13
8	35	10,2	13,2
9	40	10	13,4
10	45	9,7	13,7
11	50	9,5	13,9
12	55	9,3	14,1
13	60	9,1	14,3
14	65	8,8	14,6
15	70	8,6	14,8
16	75	8,4	15
17	80	8,1	15,3
18	85	7,9	15,5
19	90	7,7	15,8
20	95	7,4	16
21	100	7,1	16,2
22	105	6,9	16,5
23	110	6,6	16,8
24	115	6,4	17
25	120	6,1	17,3
26	125	5,8	17,5
27	130	5,6	17,8
28	135	5,3	18,1
29	140	5	18,4

3. Obliczenia:

L.p.	Natężenie prądu [mA]	Natężenie prądu [A]	Y1	Y2	Wychylenie Y [cm]	Wychylenie Y [m]		e/m	Ei			ei2
1	0	0	11,7	11,7	0	0		-	-			-
2	5	0,005	11,5	11,9	0,2	0,002		1,328	-0,33804972			0,11427761
3	10	0,01	11,2	12,1	0,45	0,0045		1,68075	0,01470028			0,0002161
4	15	0,015	11	12,3	0,65	0,0065		1,558555556	-0,10749416			0,011555
5	20	0,02	10,8	12,6	0,9	0,009		1,68075	0,01470028			0,0002161
6	25	0,025	10,6	12,8	1,1	0,011		1,60688	-0,05916972			0,00350106
7	30	0,03	10,4	13	1,3	0,013		1,558555556	-0,10749416			0,011555
8	35	0,035	10,2	13,2	1,5	0,015		1,524489796	-0,14155992			0,02003921
9	40	0,04	10	13,4	1,7	0,017		1,4991875	-0,16686222			0,027843
10	45	0,045	9,7	13,7	2	0,02		1,639506173	-0,02654355			0,00070456
11	50	0,05	9,5	13,9	2,2	0,022		1,60688	-0,05916972			0,00350106
12	55	0,055	9,3	14,1	2,4	0,024		1,580429752	-0,08561997			0,00733078
13	60	0,06	9,1	14,3	2,6	0,026		1,558555556	-0,10749416			0,011555
14	65	0,065	8,8	14,6	2,9	0,029		1,652142012	-0,01390771			0,00019342
15	70	0,07	8,6	14,8	3,1	0,031		1,627816327	-0,03823339			0,00146179
16	75	0,075	8,4	15	3,3	0,033		1,60688	-0,05916972			0,00350106
17	80	0,08	8,1	15,3	3,6	0,036		1,68075	0,01470028			0,0002161
18	85	0,085	7,9	15,5	3,8	0,038		1,658851211	-0,00719851			5,1819E-05
19	90	0,09	7,7	15,8	4,05	0,0405		1,68075	0,01470028			0,0002161
20	95	0,095	7,4	16	4,3	0,043		1,700465374	0,03441566			0,00118444
21	100	0,1	7,1	16,2	4,55	0,0455		1,7183075	0,05225778			0,00273088
22	105	0,105	6,9	16,5	4,8	0,048		1,734530612	0,06848089			0,00468963
23	110	0,11	6,6	16,8	5,1	0,051		1,784157025	0,11810731			0,01394934
24	115	0,115	6,4	17	5,3	0,053		1,762926276	0,09687656			0,00938507
25	120	0,12	6,1	17,3	5,6	0,056		1,807555556	0,14150584			0,0200239
26	125	0,125	5,8	17,5	5,85	0,0585		1,8178992	0,15184948			0,02305826
27	130	0,13	5,6	17,8	6,1	0,061		1,827473373	0,16142365			0,0260576
28	135	0,135	5,3	18,1	6,4	0,064		1,86539369	0,19934397			0,03973802
29	140	0,14	5	18,4	6,7	0,067		1,900954082	0,23490436			0,05518006
							Wartość średnia
								1,666049719
							Odchylenie standardowe
								0,123817658

1. Zamiana jednostek

• Natężenie prądu:
  Przykładowe wyliczenie dla pomiaru 2
  
  5 mA = 0,005 A bo
  ( 1 A = 1000 mA )

• Wychylenie

Przykładowe wyliczenie dla pomiaru 2

0,2 cm = 0,002 m bo
( 1 m = 100 cm )

2. Wyliczenie stosunku e/m

Do obliczenie stosunku e/m posłużyłem się wzorem:

Przyjąłem, że

• Przykładowe wyliczenie dla pomiaru 2

• Przykładowe wyliczenie dla pomiaru 20

3. Wyliczenie wartości średniej stosunków e/m

Suma wartości e/m wynosi 46,64939212

Liczba pomiarów wynosi 28

Dlatego

4. Wyznaczenie błędu poszczególnego pomiaru
   

Postępując zgodnie ze wzorem

, gdzie
- wynik każdego pomiaru, a
wartość średniej arytmetycznej

• Przykładowe wyliczenie dla pomiaru 2

• Przykładowe wyliczenie dla pomiaru 20

5. Wyznaczenie odchylenia standardowego e/m

Korzystając ze wzoru na odchylenie standardowe:

wyznaczam odchylenie standardowe e/m

gdzie
jest to suma kwadratów błędu poszczególnego pomiaru

4. Rachunek jednostek:

5. Błędy:

Odchylenie standardowe e/m = 0,123817658

Po zaokrągleniu wynosi 0,13

Sprawdzenie:
Korzystam ze wzoru:

Nie prawda. Zostawiam powyższe zaokrąglenie.

Wynik pomiaru 1,666

Błąd 0,13

6. Zestawienie wyników:

7.Wnioski:

Wartość tabelaryczna stosunku e/m wynosi
, z doświadczenia przeprowadzonego przeze mnie wynika, że ten stosunek wynosi
. Widać wiec, że wartość otrzymana w laboratorium w czasie wykonywania danego ćwiczenia jest opatrzona błędem. Istotnym czynnikiem przy wykonywaniu tego ćwiczenia, obniżającym dokładność pomiarów, było zastosowanie na ekranie oscyloskopu zwykłej linijki do wykonywania odczytów wychylenia plamki. Przez to bardzo trudno było oszacować dokładnie wartość wychylenia plamki, a to z kolei istotnie wpłynęło na wynik końcowy.

4

---