Rok akademicki 1997/98	LABORATORIUM FIZYCZNE
Ćwiczenie nr 51	POMIAR ŁADUNKU WŁAŚCIWEGO E/M ELEKTRONU
Wydział Mechaniczny IZK grupa K05 B	Wykonali: Robert Cincio, Marcin Majka
Data wykonania	OCENA		DATA	PODPIS
28.05.98	T
	S

1. Zasada pomiaru

Celem ćwiczenia było wyznaczenie ładunku właściwego elektronu, czyli pomiar stosunku . Pomiaru tego dokonaliśmy metodą Thomsona.

Metoda ta wykorzystuje lampę oscyloskopową, dzięki której można obserwować odchylenie wiązki elektronów w polu elektromagnetycznym. Na elektron poruszający się z prędkością V wpadający w pole magnetyczne o indukcji B działa siła Lorentza dana wzorem:

Siła Lorentza nie powoduje zmiany prędkości elektronu, a jedynie zakrzywia tor jego ruchu tzn. jest ona siłą dośrodkową.

Elektron wyemitowany z katody porusza się w polu elektrycznym między katodą i anodą. Praca jaką wykonuje pole elektryczne nad elektronem równa się liczbowo energii kinetycznej, jaką uzyska elektron:

Wartość indukcji magnetycznej B zwojnicy obliczamy ze wzoru:

Ostateczny wzór na szukaną wartość stosunku ma postać:

gdzie:

U [V] - napięcie między katodą i anodą lampy,

y [m] - wielkość odchylenia plamki na ekranie lampy,

R [m] - promień zwojnicy,

n - ilość zwoi zwojnicy,

I [A] - natężenie prądu w zwojnicy,

l [m] - odległość anoda - ekran.

2. Schemat układu pomiarowego

3. Tabela pomiarowa

U	I	Y
[V]	[A]	[mm]	C/kg	C/kg
800	2,5	7	1490,58	-24,64
		3,6	10	1462,71	3,23
		4,7	13	1444,54	21,40
	1000	2,5	6	1095,94	75,61
		3,6	9	1186,09	-14,54
		4,7	12	1232,62	-61,07
	1200	2,5	5	761,55	150,70
		3,6	8	938,08	-25,83
		4,7	11	1037,11	-124,86

4. Ocena dokładności pojedynczych pomiarów

U - napięcie między katodą i anodą lampy oscyloskopowej

∆U = ± 1% czyli dla U = 800V ∆U = 8V

Y - wielkość odchylenia plamki na ekranie lampy

∆d = 1 mm

R - promień zwojnicy =0,3 m

∆R = 0,05 m

l - odległość anoda - ekran

∆l = 18,6 ± 0,3 cm

I - natężenie prądu w zwojnicy

∆I = ± 0,5 działki czyli ∆I = 0,05A

Błędy: ∆U, ∆R, ∆l podane były w instrukcji do ćwiczenia, natomiast ∆I oraz ∆Y przyjęto ze względu na brak klasy dokładności przyrządów pomiarowych .

6. Rachunek błędów

Błąd przeciętny

gdzie :

n - ilość pomiarów;

Ei = L - (e/m)i

gdzie L - średnia wartość e/m wartość e/m

Po obliczeniu błąd przeciętny wynosi : -1,11 ⋅ 10 ^-4 C/kg

7. Wnioski.

Pomiary za pomocą podziałki na lampie (wykonanej z fragmentu papieru milimetrowego) nie są zbyt dokładne. Widać było jednak, jak duży wpływ na odchylenie plamki na lampie ma pole magnetyczne wywołane we zwojnicy.Zauważono także, że przykładane napięcie powoduje różne zachowania plamki: im większe napięcie, tym plamka wskazuje mniejsze odchylenie.