1. Wstęp teoretyczny

Celem doświadczenia jest wyznaczenie wartości ładunku właściwego
w oparciu o pomiary efektu magnetronowego.

Efekt magnetronowy jest to zjawisko zakrzywiania toru elektronu poruszającego się prostopadle do linii pola magnetycznego. Obserwowany tor lotu elektronu jest wówczas okręgiem.

Zakładając, że elektron zostaje wstrzelony prostopadle do linii jednorodnego pola magnetycznego z prędkością
to działa nań siła prostopadła do kierunku ruchu o wartości:

Siła ta jest zawsze prostopadła do kierunku ruchu, zatem spełnia ona rolę siły dośrodkowej w ruchu po okręgu:

(1)

Załóżmy, że elektron zostaje przyśpieszony do prędkości
przebywając niewielką różnicę potencjałów U rzędu kilkunastu wolt. Oznacza to, że uzyska on prędkość równą około:

Uzupełniając (1) o powyższą zależność i obliczając
otrzymujemy:

(2)

Układ pomiarowy składa się z diody lampowej umieszczonej wewnątrz cewki. Katoda diody pokrywa się z osią cewki i osią cylindrycznej anody.

W doświadczeniu dokonujemy pomiaru wszystkich trzech wielkości występujących po prawej stronie wzoru, przy czym:

-
jest napięciem anodowym;

-
jest wielkością indukcji magnetycznej wytwarzanej przez cewkę, gdy obserwujemy efekt magnetronowy. Wartość B wyrażamy pośrednio poprzez prąd cewki:

.

- R jest maksymalnym promieniem, po jakim krąży elektron pomiędzy katodą i anodą

Ostatecznie dostajemy:

(3)

Efekt magnetronowy rozpoczyna się w momencie ustawienia dostatecznej wielkości prądu cewki, kiedy to następuje nagły spadek prądu anodowego. Prąd cewki, dla którego obserwujemy ów spadek nazywa się prądem krytycznym. Naszym zadaniem jest wyznaczenie wartości tego prądu. W tym celu będziemy szczegółowo obserwowali zachowanie się prądu anodowego w zależności od zmian prądu cewki.

3. Przeprowadzenie pomiarów

Dla trzech różnych wartości napięcia anodowego dokonujemy pomiarów zależności prądu anodowego od prądu cewki.

4. Opracowanie wyników pomiarów

Pomiary zależności prądu anodowego od prądu cewki dla wartości napięcia anodowego 5V,7V i 9V przedstawiają odpowiednio wykresy 1,2 i 3.

Z wykresów odczytujemy wartości prądu krytycznego cewki:

Napięcie anodowe Up [V]	Prąd krytyczny Ikr [mA]
5	156 ±5
7	162 ±5
9	170 ±5

Podstawiając do wzoru (3) otrzymujemy wartości ładunku właściwego:

Napięcie anodowe Up [V]
5	1,19
7	1,48
9	1,71
Wartość uśredniona:	1,46
Wartość tablicowa:	1,76

Rachunek błędów:

U=5V:

U=7V:

U=9V:

5. Rezultaty pomiarów

Wartość tablicowa 1,8

6. Wnioski

Podczas opracowywania rezultatów pomiarów natrafiono na pewne niedogodności związane ze zbyt wąskim przedziałem prądów cewki, dla których określano charakterystyki prądu anodowego. Utrudniło to wyznaczenie przebiegu prądu anodowego poza obszarem krytycznym. Należy też zwiększyć dokładność pomiarów w samym obszarze krytycznym, aby lepiej oddać kształt krzywej prądu anodowego i łatwiej wyznaczyć punkt jej przegięcia. Z tego właśnie powodu dokładność metody graficznej określenia prądu krytycznego nie jest zadowalająca i w znacznym stopniu rzutuje na dokładność końcowego wyniku.

Niepokojący jest fakt zawyżania wartości rzeczywistej e/m w serii trzech pomiarów dla różnych napięć anodowych. Sugeruje to występowanie błędu systematycznego, związanego z dokładnością pomiaru przyrządów lub niezgodnością danych podanych na stanowisku z rzeczywistością. Pomimo wymienionych niedociągnięć uważam, że cel ćwiczenia został osiągnięty.

1

---