Wprowadzenie

Ruch cząsteczek naładowanych w polu elektromagnetycznym jest zagadnieniem niezwykle istotnym z praktycznego punktu widzenia i mającym zastosowanie w wielu urządzeniach poczynając od tradycyjnej lampy kineskopowej w odbiornikach telewizyjnych a kończąc na wyrafinowanych akceleratorach cząsteczek elementarnych. Na podstawie analizy i biegu Thomson wyznaczył po raz pierwszy tzw. ładunek właściwy elektronu, czyli stosunek jego ładunku do masy e/m.

Rozważmy bardziej szczegółowo ruch cząsteczki o masie m i ładunku q w polu magnetycznym o indukcji B. Jeżeli naładowana cząstka porusza się z prędkością v działa na nią siła Lorentza:

F=q(v x B)

Z własności iloczynu wektorowego widać, że w przypadku, gdy cząstka jest nieruchoma lub porusza się równolegle do wektora indukcji, siła ta jest równa zeru. Kierunek działania siły Lorentza jest zawsze prostopadły do kierunku wektora prędkości.

Wartość indukcji B pola wytworzonego przez cewki wyznacza się korzystając z następującego wzoru:

B=Cμ_onI/R

Gdzie C=1,43, μ_o= 4πx10^-7kgm/A²s²

Prędkość elektronu nabyta w polu elektrycznym:

.

Cewki Helmholtza- jest to układ dwóch jednakowych cewek kołowych połączonych szeregowo i umieszczonych w odległości równej ich promieniowi. Jeżeli przez cewki puścimy prąd elektryczny, wówczas w obszarze między nimi utworzy się pole magnetyczne w dużym stopniu jednorodne.

Stanowisko pomiarowe

Układ pomiarowy składa się z lampy oscyloskopowej, cewek Helmholtza(C1,C2) i zasilacza. Parametry układu pomiarowego posiadają następujące wartości:

Liczba zwojów w cewce n=144

Promień cewki R= ( 0,153+- 0,002 )m

Droga elektronu w obszarze pola magnetycznego l = ( 0,150+-0,007 )m

Napięcie przyśpieszające elektrony U = ( 800+- 50 )V

Natężenie (I) prądu płynącego przez cewki regulujemy za pomocą zasilacza.

Schemat układu

Przebieg pomiarów

METODA THOMSONA (POPRZECZNEGO POLA MAGNETYCZNEGO).

W metodzie tej odchylenie wiązki elektronów w poprzecznym polu magnetycznym kompensuje się za pomocą poprzecznego pola elektrycznego.

Do wytwarzania wiązki elektronów służy lampa oscyloskopowa. Pole magnetyczne jest wytwarzane przez dwie cewki Helmholtza (C1,C2), ustawione symetrycznie po obu stronach lampy( jak widać wyżej na schemacie ). Natężenie prądu I płynącego przez cewki mierzy się za pomocą amperomierza A.

Pole elektryczne wytwarza się między płytkami odchylania pionowego lampy oscyloskopowej, przez przyłożenie napięcia U. Do pomiaru tego napięcia służy woltomierz V.

Po włączeniu zasilania lampy oscyloskopowej i wstępnym wyregulowaniu jasności, ostrości i położenia zerowego plamki świetlnej na ekranie, należy włączyć prąd do obwodu cewek i regulując jego natężenie I przesunąć plamkę o zadaną wartość y. Następnie przesunięcie to należy skompensować przez doprowadzenie do płytek odchylających odpowiednio dobranej wartości napięcia U, przy którym plamka powróci w położenie zerowe.

Pomiary wartości I oraz U wykonałyśmy dla kilku wybranych wartości y.

Wykresy

Wykres dla regresji liniowej

Wykres zależności natęzenia prądu do wychylenia

I [mA]	s [mm]			- I [mA]	s [mm]
15	1			15	5
20	2			20	7
25	3			25	8
30	4			30	9
35	5			35	10
60	9			60	14
65	10			65	15
80	13			80	18
95	16			95	21
100	17			100	22
110	19			110	24
130	22			130	28
160	28			160	34

Przeprowadziliśmy sdwie serie pomiarów , zmieniając przy tym kierunek przepływu prądu . Dla dodatniego kierunku przepływu prądu i wiązkia ochylała się w górę a dla ujemnego w dół.

Kożystając z programu „form1“ do oblicznia regresji liniowej otrzymaliśmy pierwszy z wykresów oraz następujące wartości współczynika prosej przedstawionej na wykresie.

A=1,851 +_ 0,15 [M/A] B=1,709+_ 0,12 [M/A]

Wypada w tym momencie wprowadzic wzór z którego będziemy kożystać gdyż

W ćwiczeniu będziemy badać zależność s od i, i na tej podstawie obliczymy
ze wzoru:

Naszym poszukiwanym wspułczynikiem A jest wartośc 1,851+-1,5 [M/A]

Pozostałe dane możemy odczytac z karty ćwiczenia

Liczba zwojów w cewce n=144

Promień cewki R= ( 0,153+- 0,002 )m

Droga elektronu w obszarze pola magnetycznego l = ( 0,150+-0,007 )m

Napięcie przyśpieszające elektrony U = ( 800+- 50 )V

Podstawiamy dane do wzoru i otrzymujemy :

Wnioski

Bład pomiarowy w wiekszości wynikał z rozmiarów plamki na lampie oscyloskopowej oraz licznym drganiom . Zakres błędu wielu użadzeń był także dośc duży z tego wynik który uzyskaliśmy e/m= 8,154*10 do potegi12 +_ 0,143 jest wynikiem dośc niedokładnym .

Wykonaliśmy w sumie 26 pomiarów co dziwne po zmienieniu kierunku przepływu prądu wartościu uzykiwane były inne od tych przy pierwotnym przepływie prądu , jak już mówiłem wynikało to zapewne z błędu użądzenia .

7. Bibliografia

-„Laboratorium z Fizyki” Robert Respondowski

-„Kurs Fizyki elektryczność i magnetyzm tom 2” B.Jaworski L.Miłkowska

-„Fizyka dla kandydatów na wyższe uczelnie” Z.KAmiński

-„Ćwiczenia Laboratoryjne z Fizyki” B.Wachowska

-Internet

---