SPRAWOZ1, Elektrotechnika AGH, Semestr II letni 2012-2013, Fizyka II - Laboratorium, laborki, Laborki sprawozdania, FIZYKA LABORATORIUM


WYDZIAŁ AUTOMATYKI , ELEKTRONIKI I INFORMATYKI

KIERUNEK : AUTOMATYKA I ROBOTYKA

WYZNACZANIE ŁADUNKU WŁAŚCIWEGO e/m

METODĄ MAGNETRONOWĄ

GRUPA 1 ; SEKCJA 5

GRZEGORZ MAZUR

STANISłAW STYBURSKI

MAREK SUCZYK

Celem ćwiczenia było wyznaczenie ładunku właściwego elektronu e/m metodą efektu magnetronowego.

Do pomiarów użyto zestawu składającego się z dwóch układów elektrycznych

( rys. )

Schemat 1

Układ 1 składał się z : -diody , do której zostało przyłożone napięcie U1=6V ,

-miliamperomierza,służącego do odczytu prądu anodowego ia,

-woltomierza,umożliwiającego ustawienie odpowiedniej wartości

napięcia U2, równego odp. 6.4 ; 8.2 ; 10.3 [V] ,

-układu , umożliwiającego ustawienie napięcia U2.

Układ 2 składał się z :-cewki o indukcji L,

-źródła napięcia U3,

-amperomierza , umożliwiającego ustawienie odpowiedniego natężenia

prądu Im płynącego przez cewkę.

Pomiary dokonywane były w następujący sposób :

zmieniając natężenie prądu płynącego przez cewkę Im w granicach od 0 do 1400mA co 100 mA , mierzone było natężenie prądu anodowego.Obliczenia wykonane zostały dla trzech różnych wartości napięcia U2 równych 6.4 ; 8.2 ; 10.3 .Następnie wyznaczone zostało natężenie krytyczne Ikr odpowiadające odciętej punktu (wykres) , w którym natężenie prądu anodowego zmniejszyło się o połowę swojej wartości początkowej.

Po wykonaniu pomiarów narysowany został wykres (załącznik sprawozdania) przedstawiający zależności ia - natężenia prądu anodowego od Im - natężenia prądu płynącego przez cewkę.Odzytując z wykresu Ikr - natężenie krytyczne dokonane zostały

obliczenia ładunku właściwego wg. poniższego wzoru

gdzie

ra = 2mm - promień anody;

rk = 1mm - promień katody;

b = 5.3 103 m-1 - stała aparaturowa zależna od parametrów cewki.;

m = 1.2566 10-6 VsA-1m-1

otrzymaliśmy następujące wyniki:

1) dla U2 = 6.4 V i Ikr = 0.85 A ; e/m= 1.775185534 1011 C kg -1

2) dla U2 = 8.2 V i Ikr = 0.95 A ; e/m= 1.820825259 1011 C kg -1

3) dla U2 = 10.3 V i Ikr = 0.98 A ; e/m= 2.149248839 1011 C kg -1

Dla powyższych wyników obliczona została średnia ważona szukanej wartości ładunku właściwego : e/m= 1.915086544 1011 C kg -1

Analiza błędów.

1) Błąd całkowity określony został wg. schematu:

bł. całkowity = +-(niepewność pomiaru + dokładność odczytu)

gdzie niepewność pomiaru = (klasa * zakres)/100

tak więc popełnione błędy całkowite wynosiły odpowiednio na przyrządach :

- woltomierz

klasa - 0.2

zakres - 15 V

dokładność odczytu - 0.1 V

niepewność pomiaru - 0.03 V

błąd całkowity = +- 0.13 V

- miliamperomierz ia

klasa - 0.2

zakres_1 - 30 mA (dla 1 pomiaru)

zakres_2 - 75 mA (dla 2 pomiaru)

zakres_3 - 75 mA (dla 3 pomiaru)

dokładność odczytu - 0.1 mA

niepewność pomiaru - 0.06 mA (dla 1 pomiaru)

niepewność pomiaru - 0.15 mA (dla 2,3 pomiaru)

błąd całkowity = +- 0.16 mA

= +- 0.25 mA

- miliamperomierz Im

klasa - 0.2

zakres - 1500 mA

dokładność odczytu - 5 mA

niepewność pomiaru - 3 mA

błąd całkowity = +- 8 mA

2)Błąd systematyczny

Przy trzecim pomiarze popełniony został błąd systematyczny wynikający z

niedokładnego odczytu wartości natężenia prądu anodowego.

Podsumowanie analizy błędów

Po przeanalizowaniu błędów pomiarów , dokonane zostało oszacowanie błędu ostatecznego wyznaczonej wartości ładunku właściwego. W tym celu użyta została metoda różniczki zupełnej.

czyli De/m= +-( 0.0006 1011 C kg -1 )

PODSUMOWANIE

Końcowy wynik pomiarów doświadczenia przedstawia się następująco :

e/m= 1.9151 1011 +-0.0006 1011 C kg -1

Różnica między rzeczywistą wartością ładunku właściwego e/m=1.7588 1011 C kg -1

a otrzymaną średnią ważoną wynosi D(e/m)=0.15627 1011 C kg -1, natomiast między najbardziej zbliżonym wynikiem doświadczenia (pomiar 1), różnica wynosi

D(e/m)1= 0.01637 1011 C kg -1 .Ostatecznie otrzymana wartość ładunku właściwego jest większa od rzeczywistej wartości o 8.7%.

Sprawozdanie z ćwiczenia laboratoryjnego nr 1 22.02.1996



Wyszukiwarka