Politechnika Śląska

Wydział IMiM

Katowice

Rok akademicki 2009/2010

Ćwiczenie laboratoryjne z przedmiotu Fizyka

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA NR

„Ruch ładunków w polu elektrycznym i magnetycznym. Wyznaczanie ładunku właściwego elektronu za pomocą magnetronu.”

Grupa: ZIP21

Sekcja nr 10

1.Bartczak Tomasz

2. Straszak Bartosz

Katowice 2010

Opracowanie wyników

Obliczenie niepewności pomiarów I_s, I_a, U_a wynikające z dokładności użytych mierników.

Na podstawie danych zawartych w poniższej tabeli wykreślona została zależność indukcji pola magnetycznego użytego w ćwiczeniu od natężenia prądu płynącego przez solenoid B = f(I_s).

Is [A]	0,1	0,25	0,5	0,75	1	1,25	1,5	1,75	2	2,25	2,5	2,75	3	3,25	3,5
B [10^-3T]	7	9	13,8	18,3	24	29	34	39	44	48,5	53,5	58	62,2	70,2	74

Prosta aproksymująca zależność B = f(I_s):

Wyliczone współczynniki prostej B_e = aI_s + b wynoszą:

Przy pomocy tego równania można wyznaczyć wartości B_e odpowiadające wartościom I_s użytym w ćwiczeniu. Niepewność tego wyznaczenia wynosi:

Is [A]	Ia [A]		Be [10^-3 T]	∆Be [10^-3 T]
		Ua=3[V]			Ua=8[V]
0,1	0,180	0,355	6,1	1,4
0,2	0,173	0,336	8,1	1,4
0,3	0,155	0,309	10,1	1,4
0,4	0,124	0,260	12,1	1,4
0,5	0,098	0,202	14	1,4
0,6	0,078	0,164	16	1,5
0,7	0,059	0,126	18	1,5
0,8	0,051	0,110	20	1,5
0,9	0,048	0,096	22	1,5
1,0	0,044	0,088	24	1,5
1,4	0,032	0,066	31,9	1,6
1,8	0,026	0,055	39,8	1,7
2,2	0,021	0,046	47,8	1,7
2,6	0,017	0,040	55,7	1,8
3,0	0,014	0,034	63,6	1,9
3,4	0,012	0,028	71,6	2,0
3,8	0,010	0,025	79,5	2,0
4,2	0,008	0,019	87,4	2,1

Zależność I_a(B_e) dla różnych wartości U_a przedstawiono na wykresach.

Wykreślono proste styczne do prostoliniowych części tych wykresów . Punkty przecięcia tych prostych zrzutowano na oś B_e i odczytano wartości B_kr:

dla U_a = 3[V]: B_kr = 15,05 [mT]

dla U_a = 8[V]: B_kr = 18,0 [mT]

Dla tych wartości napięć anodowych i odpowiadających im B_kr wyznaczamy wartość e/m - stosunku ładunku do masy.

Gdzie: r_k = 0,385*10^-3 [m] , r_a = 4,0*10^-3 [m]

Dla U_a = 3V]:

Dla U_a = 8[V]:

Wartość średnia oraz odchylenie standardowe wielkości
.

Tablicowa wartość e/m dla elektronu wynosi 1,76*10¹¹ [C/kg], błąd względem tej wielkości

Błąd względny wynikający z porównania doświadczalnej wartości
z danymi tablicowymi.

= (0,97 ± 0,01) ⋅10¹¹ [C/kg] - wartość doświadczalna

= 1,76 ⋅10¹¹ [C/kg] - wartość odczytana z tablic

• Wnioski;

• Wyznaczony doświadczalnie ładunek właściwy elektronu wynosi (9,69 ± 0,1)*10¹⁰ [C/kg]

• Wielkość ta różni się od wartości tablicowej, błąd względny wynosi 83,02%.

• Przeprowadzone doświadczenie wykazało, że natężenie prądu płynącego przez magnetron maleje wraz ze wzrostem wielkości indukcji magnetycznej.

• . Wraz ze wzrostem napięcia anodowego U_a wartość ładunku właściwego
  zwiększa się.

• Wykresy zależności I_a = f(B_e) przyjmują podobne kształty dla różnych napięć anodowych.

---