Pomiar e/m metodą odchyleń - sprawozdanie PDF

Preview

Summary

Nr ćw.: 208Data: Imię i nazwisko: Wydział: Wydział Inżynierii MechanicznejSemestr: I Grupa:Zespół:Prowadzący: Kierunek: Inżynieria biomedycznaNr albumu: Ocena:Pomiar e/m metodą odchyleń w polu magnetycznym1. Wstęp teoretycznyW polu elektrycznym i magnetycznym, na poruszającą się cząstkę posiadającą ...

Description

Nr ćw.: 208

Data:

Imię i nazwisko:

Prowadzący:

Wydział: Wydział Inżynierii Mechanicznej

Semestr: I

Kierunek: Inżynieria biomedyczna

Nr albumu:

Grupa: Zespół: Ocena:

Pomiar e/m metodą odchyleń w polu magnetycznym 1. Wstęp teoretyczny W polu elektrycznym i magnetycznym, na poruszającą się cząstkę posiadającą ładunek elektryczny działa siła Lorentza, która jest określona wzorem:

F =qE+q(v×B),

(1)

gdzie q to ładunek cząstki, v jej prędkość, E oznacza natężenie pola elektrycznego, a B indukcję magnetyczną. Działanie tych pól prowadzi do zmiany wektora prędkości – w polu elektrycznym zmianie może ulegać zarówno kierunek, jak i wartość prędkości, natomiast w polu magnetycznym wartość prędkości pozostaje stała, a zmienia się jej kierunek. Badanie zachowania się cząsteczek naładowanych – np. elektronów, protonów czy jonów – w polach elektrycznym i magnetycznym pozwala wyznaczyć tzw. ładunek właściwy, czyli stosunek q/m. Aby określić ładunek właściwy elektronu (e/m) można użyć lampy oscyloskopowej z odchyleniem magnetycznym w kierunku Y. Pole magnetyczne tworzone jest w wyniku przepływu prądu przez dwie cewki umieszczone na zewnątrz lampy, naprzeciwko siebie. Wartość indukcji magnetycznej B w obszarze między cewkami jest wprost proporcjonalna do natężenia prądu I:

B=cI,

(2)

gdzie c oznacza prędkość światła, a I natężenie prądu. Kiedy przyspieszone elektrony wejdą w obszar pola magnetycznego, skierowanego prostopadle do kierunku ich ruchu, to zgodnie z wektorowym równaniem, są odchylane w kierunku pionowym. Po wyjściu z obszaru pola biegną po linii prostej i w końcu uderzają w ekran fluorescencyjny, wywołując jego świecenie. Siła odchylająca, powoduje ruch elektronu po łuku i pojawienie się siły bezwładności (odśrodkowej), która przeciwstawia się zacieśnianiu łuku. Chwilę po tym, jak elektron wejdzie w obszar pola magnetycznego, siły te zrównoważą się, powodując ruch elektronu po okręgu. Równowagę obu tych sił można zatem wyrazić równaniem:

evB=, gdzie R to promień krzywizny toru.

(3)

Stosunek e/m, na podstawie powyższego równania, można więc przedstawić w postaci:

Prędkość można wyrazić za pomocą napięcia, poprzez przyrównanie energii kinetycznej do pracy wykonanej na drodze między katodą i anodą przez pole elektryczne:

= eU

(5)

Obliczoną prędkość podstawiamy do równania (4) i po podniesieniu obu stron do kwadratu, otrzymujemy:

Jako, że w warunkach doświadczenia y...