Bogusz Radziemski 2003-12-06
grupa 27
zespół 1
Sprawozdanie: RUCH ELEKTRONU W POLU MAGNETYCZNYM I ELEKTRYCZNYM, WYZNACZANIE WARTOŚCI e/m
WSTĘP:
Na ładunek znajdujący się w polu elektrycznym działa siła równa F = qE, gdzie: E – jest to natężenie pola, q – ładunek. Wartość tej siły nie zależy od prędkości oraz kierunku poruszania się względem linii natężenia pola.
Na ładunek poruszający się w polu magnetycznym działa siła Lorentza:
F = q(V x B);
gdzie:
V – prędkość ładunku, B – wektor indukcji pola magnetycznego,
Siła Lorentza nie działa na ładunki w spoczynku, lub poruszające się w kierunku równoległym do kierunku wektora B.
Siła Lorentza nie może przyśpieszyć cząstki, tzn. nie może zmienić jej energii kinetycznej, ponieważ siła Lorentza działa zawsze prostopadle do toru ruchu naładowanej cząstki, a więc praca wykonana na tej cząstce przez tę siła jest równa zero.
Siła Lorentza może jedynie zakrzywić tor ruchu cząstki. Dla cząstki mającej kierunek prędkości prostopadły do kierunku linii pola B wtedy siła Lorentza zakrzywia tor ruchu do okręgu, którego promień jest opisany wzorem:
Natomiast czas zataczania przez cząstkę pełnego okręgu (okres) jest równy:
T=
Na naładowaną cząstkę poruszającą się w polu elektro-magnetycznym działa suma obu wymienionych wcześniej sił:
Natomiast tor cząstki w takim polu, której kierunek prędkości nie jest równoległy oraz prostopadły do wektora indukcji B, oraz kierunki wektora E i B są równoległe jest torem linii śrubowej o zmiennym zwiększającym się skoku:
PRZEBIEG ĆWICZENIA:
Na początku do obliczenia stosunku e do m skorzystaliśmy z urządzenia zwanego magnetronem:
=
Ostatecznie
e/m=
Sprawdzenie z wielkościami podanymi w tablicach:
e=1,602191·10-19 –ładunek elementarny
me=9,109558·10-31 [kg]-masa elektronu
- masa wyznaczona doświadczalnie.
W ostatniej metodzie wyznaczenia stosunku e do m wykorzystaliśmy lampę oscyloskopową z prostopadłą do jej osi indukcją pola B - metodą odchylania wiązki elektronowej
Dzięki wektorowi indukcji pola B odchylaliśmy tor elektronów, następnie notowaliśmy wyniki wstawiając do wzoru:
x – odchylenie toru elektronu na osi x.
d – długość obszaru działania pola B
V – prędkość elektronów, którą obliczamy ze wzoru:
N = 260 (każda cewka)
L = 0,098 ± 0,002 [m] - odległość średnia między cewkami
D = 0,105 ± 0,005 [m]= – średnia średnica
d = 0,135 ± 0,005 [m] – długość działania obszaru pola
U = 1400 ± 50 [V] – napięcie przyśp[ieszające elektroony
Wektor indukcji pola B obliczymy ze wzoru:
I – natężenie na cewce
μo = 1,25 * 10-6 [H/m]
y [m]
I [A]
zakres
B [T]
0,01
0,075
300
-0,01
0,060
1,15*10-4
0,02
0,14
-0,02
0,11
2,30*10-4
0,03
0,2
-0,03
0,17
3,46*10-4
0,04
0,255
-0,04
0,22
4,54*10-4
Wyprowadzenie wzoru na zależność liniową e do m:
=> => ,
przyjmując otrzymujemy: =>
Ostatecznie więc mamy:
Przyjmując współczynnik studenta t=2,78 obliczam błąd
Ostatecznie:
WNIOSKI:
Najdokładniejszą metodą użytą do pomiaru stosunku e do m powinna być metoda pierwsza (magnetron), ponieważ w tej metodzie używaliśmy dokładnych przyrządów (mili-amperomierz itp.). Natomiast następnej metodzie czynnik ludzki miał duże znaczenie ponieważ do pomiarów używaliśmy m. in. ekranu, który miał podziałkę 1 cm – co mogło wprowadzić do obliczeń znaczny błąd. Wyznaczony stosunek e do m różni się od wartości tablicowych (1,76*1011 [C/kg])
Proszę o ocenę sprawozdania umożliwiającą mi zaliczenie laboratorium.
5
krzycho1022