SPRAWOZDANIE

Maciej Krawczyk 14.11.2011

Pon. 9¹⁵

ĆWICZENIE NR 52B

WYZNACZANIE e/m ELEKTRONU METODĄ PODŁUŻNEGO POLA MAGNETYCZNEGO

1. Wstęp

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie ładunku właściwego elektronu przy pomocy pomiarów parametrów ruchu wiązki elektronów poruszających się w podłużnym polu magnetycznym. Ładunkiem właściwym nazywamy stosunek wartości bezwzględnej ładunku elektrycznego elektronu do jego masy spoczynkowej.

Metoda podłużnego pola magnetycznego polega na umieszczeniu lampy oscyloskopowej wewnątrz długiego solenoidu tak, że linie sił pola magnetycznego są równoległe do kierunku, w którym elektrony są wystrzeliwane z działa elektronowego.

Elektronom nadaje się również niewielkie, w stosunku do prędkości wystrzelenia, prędkości V_T. Bez pola magnetycznego wiązka elektronów porusza się w kierunku ekranu i tworzy na nim obraz w postaci świecącego odcinka. Obecność pola magnetycznego powoduje, że elektrony poruszają się po liniach śrubowych. Przy odpowiedniej wartości indukcji magnetycznej B czas przelotu elektronów na drodze do ekranu pokrywa się z czasem wykonania jednego pełnego obrotu wokół linii sił pola. Wtedy wiązka elektronów jest zogniskowana w płaszczyźnie ekranu, na którym uzyskuje się świecący punkt. Ładunek właściwy elektronu obliczamy ze wzoru
, gdzie l- odległość płytek odchylających od ekranu, U- napięcie przyspieszające elektrony, k- krotność ogniskowania, B- wartość indukcji magnetycznej obliczana ze wzoru
,
- ilość zwojów na metr w solenoidzie, I- natężenie prądu w solenoidzie,
- współczynnik przenikalności magnetycznej próżni.

Schemat układu pomiarowego:

1 - połączenie z solenoidem 4 - wyłącznik zasilania lampy

2 - ekran lampy oscyloskopowej 5 - woltomierz do pomiaru napięcia przyśpieszającego

3 - lampka kontrolna 6 - pokrętła do regulacji parametrów obrazu

3. Opracowanie wyników pomiarów

Tabela pomiarowa dla kierunku odchylania wiązki: x

[V]	[V]	[A]	[A]	[T]	[T]
900	22,5	0,39	0,01195		1,32625
				0,70	0,01350		1,66127
				0,95	0,01475		1,93145
		1050		0,33	0,01165		1,26141
				0,70	0,01350		1,66127
				0,99	0,01495		1,97468
		1200		0,39	0,01195		1,32625
				0,72	0,01360		1,68289
				0,99	0,01495		1,97468
		1350		0,42	0,01210		1,35868
				0,73	0,01365		1,69370
				1,01	0,01505		1,99629
		1500		0,37	0,01185		1,30464
				0,73	0,01365		1,69370
				1,06	0,01530		2,05033

c.d. tabeli

[C/kg]	[C/kg]	[C/kg]	[C/kg]	%
1,16851357	2,94336493	1,87197160	1,49402558	0,79810
1,45086460	9,11573736
1,77238584	4,94554241
1,90406550	4,11480614
1,69267537	9,11573736
1,90406550	4,55358839
1,55801809	2,94336493
1,82850734	8,61565724
2,17607485	4,55358839
1,51131729	2,53697363
2,00109867	8,38090956
2,35209032	4,37485859
2,16375595	3,27107126
2,22344297	8,38090956
2,37269821	3,97149869

Tabela pomiarowa dla kierunku odchylania wiązki: y

[V]	[V]	[A]	[A]	[T]	[T]
900	22,5	0,40	0,01200	3,61911	1,33706
				0,71	0,01355	6,42393	1,67208
				0,97	0,01485	8,77635	1,95307
		1050		0,45	0,01225	4,07150	1,39110
				0,71	0,01355	6,42393	1,67208
				0,97	0,01485	8,77635	1,95307
		1200		0,45	0,01225	4,07150	1,39110
				0,73	0,01365	6,60488	1,69370
				1,02	0,01510	9,22874	2,00710
		1350		0,43	0,01215	3,89055	1,36948
				0,76	0,01380	6,87632	1,72612
				1,05	0,01525	9,50018	2,03952
		1500		0,39	0,01195	3,52864	1,32625
				0,75	0,01375	6,78584	1,71531
				1,08	0,01540	9,77161	2,07194

c.d. tabeli

[C/kg]	[C/kg]	[C/kg]	[C/kg]	%
1,62003859	4,08643613	2,49649882	1,84217634	0,73790
2,05678376	1,29361613
2,47938736	6,92441007
1,49336890	3,22663018
2,39958106	1,29361613
2,89261858	6,92441007
1,70670732	3,22663018
2,59416950	1,22359010
2,98969059	6,26142070
2,10280833	3,53464186
2,69258491	1,12875011
3,17395315	5,90833674
2,84030434	4,29934692
3,07207317	1,15909986
3,33341273	5,58429776

4. Obliczenie wyników końcowych

Kierunek odchylania wiązki: x

Kierunek odchylania wiązki: y

5. Wyniki końcowe

Wyznaczona wartość ładunku właściwego elektronu dla kierunku odchylania wiązki: x

Wyznaczona wartość ładunku właściwego elektronu dla kierunku odchylania wiązki: y

6. Wnioski

a) Zastosowana metoda pomiarowa cechuje się mała dokładnością spowodowaną zastosowaniem oscyloskopu.

b) Dla kierunku x, wyznaczona wartość e/m jest zbliżona do wartości rzeczywistej, która według tabel fizycznych wynosi (1,758882012 ± 0,00000015) · 10¹¹ C/kg

c) Rozbieżność między wynikami dla kierunku x i y może być spowodowana błędami podczas odczytywania z ekranu oscyloskopu momentu przejścia świecącego odcinka w punkt.

---