Ćwiczenie nr 6.

Temat: Pomiar ładunku właściwego elektronu e/m.

Literatura:

1. A. K. Wróblewski, J. A. Zakrzewski - Wstęp do fizyki,

2. M. Jeżewski - Fizyka,

3. D. Holliday, R. Resnick - Fizyka, t. 2,

4. Sz. Szczeniowski - Fizyka doświadczalna cz. 3,

5. H. Szydłowski - Pracownia fizyczna,

6. W. Brański, M. Herman, L. Widowski - Elektryczność i magnetyzm, zbiór zadań z fizyki.

Zagadnienia kolokwialne:

1. Ruch cząstki naładowanej w stałym, jednorodnym polu magnetycznym i elektrycznym.

2. Pole magnetyczne solenoidu. Obliczanie natężenia pola magnetycznego na osi dwu jednakowych cewek kołowych, których płaszczyzny zwojów są równoległe.

3. Wyznaczanie e/m metodą odchylania wiązki elektronów w polu magnetycznym.

Wykonanie ćwiczenia:

1. 
   Łączymy układ pomiarowy według poniższego schematu:

2. Włączamy zasilacz oscyloskopu do sieci. Po ukazaniu się plamki na ekranie regulujemy jej jasność i ostrość (jasność plamki winna być stosunkowo mała). Następnie regulujemy położenie plamki, umiejscawiając ją w środku ekranu oscyloskopu.

3. Włączamy prąd w obwodzie cewek odchylających. Regulujemy natężenie prądu opornicą suwakową i mierzymy wychylenie plamki od środka ekranu. Zmieniamy kierunek prądu i ponownie mierzymy wychylenie plamki. Liczymy wartość średnią wychyleń w górę i w dół.

4. Pomiary podane w p. 3 powtarzamy dla kilku różnych natężeń prądu (2-4 pomiary).

Uwaga: Natężenie prądu w obwodzie cewek odchylających nie może przekroczyć 0,4 A.

5. Natężenie pola magnetycznego w centralnym obszarze między cewkami

obliczamy ze wzoru:

gdzie: I - natężenie prądu w cewkach odchylających,

n - liczba zwojów w cewce,

r - promień cewki (r = 0,044 m),

a - połowa odległości między cewkami (a=0,05 m)

6. Obliczamy e/m ze wzoru:

gdzie:

y - wychylenie plamki na ekranie oscyloskopu,

U - napięcie przyspieszające elektrony w lampie oscyloskopowej (U = 1,5 kV),

μ₀ - przenikalność magnetyczna próżni (μ₀ = 4⋅ π⋅10^-7
),

l - odległość środka cewek od ekranu (l=0,3 m),

r - promień cewki (r = 0,044 m),

H - natężenie pola magnetycznego odchylającego bieg elektronów.

7. Obliczyć niepewność maksymalną dla jednego pomiaru e/m. Ocenić wpływ niepewności pomiarowych wielkości y i H na niepewność pomiaru e/m.

8. Określić niepewność pomiarową dla średniej wartości e/m . Podać przedział na wartość rzeczywistą e/m z określeniem poziomu ufności.

Aparatura:

Bateria z podstawką 4,5 V, opornica suwakowa, amperomierz, oscyloskop katodowy (szkolny), przełącznik krzyżowy.

---