metodą odchyleń w polu magnetycznym.

Ćwiczenie nr 6.
Temat: Pomiar ładunku właściwego elektronu e/m metodą odchyleń w polu
magnetycznym.
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.
7. J. Smela, T. Zamorski, A. Puch – Pierwsza pracownia fizyczna- przewodnik
Wydawnictwo Oświatowe FOSZE, Rzeszów 1995
Cel ćwiczenia:
1. Praktyczne zapoznanie się z ruchem ładunku elektrycznego w jednorodnym polu
magnetycznym.
2. Zapoznanie się z budową lampy oscyloskopowej.
3. Wyznaczenie ładunku właściwego elektronu.
Zagadnienia kolokwialne:
1. Pole magnetyczne, wielkości charakteryzujące i ich jednostki w układzie SI.
2. Ruch cząstki naładowanej w stałym, jednorodnym polu magnetycznym i
elektrycznym.
3. Pole magnetyczne solenoidu. Obliczanie natężenia pola magnetycznego na osi dwu
jednakowych cewek kołowych, których płaszczyzny zwojów są równoległe.
4. 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:

H  I nr  r  a
2
2

3
2 2
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:
y 2 U
e

m 2   0  H 2  r 2  l 2
gdzie:
y - wychylenie plamki na ekranie oscyloskopu,
U – napięcie przyspieszające elektrony w lampie oscyloskopowej (U = 1,5 kV),
0 – przenikalność magnetyczna próżni (0 = 4 10-7
V s
),
Am
l – odległość środka cewek od ekranu (l=0,3 m),
r – promień cewki (r = 0,044 m),
H – natężenie pola magnetycznego odchylającego bieg elektronów.
8. Obliczyć niepewność maksymalną dla jednego pomiaru e/m. Ocenić wpływ
niepewności pomiarowych wielkości y i H na niepewność pomiaru e/m.
9. 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, linijka, przewody.