Лабораторные работы / ЭМ5 и ЭМ7 - Irma Dyon - 2007 / Лаба ЭМ7
.docЛабораторная работа ЭМ7
«Определение удельного заряда электрона методом магнитной фокусировки»
Выполнила студентка группы О-23 Irma Dyon
Цель работы:
-
Изучение движения заряженных частиц (электронов) в электрическом и магнитном полях;
-
Экспериментальное определение удельного заряда электрона с помощью компьютерной модели.
Схема установки:
Здесь: НВ и ВВ – низковольтный и высоковольтный выпрямители, К – ключ, R – реостат, А – амперметр, П – переключатель, С – соленоид, ЭЛТ – электронно-лучевая трубка.
Схема электронно-лучевой трубки:
Здесь: 1 – нагреватель, подсоединённый к одному из выходов ВВ, 2 – катод, 3 – модулятор, 4 – первый анод (3 и 4 – для регулирования яркости и фокусировки пучка электронов), 5 – анод, 6,7 – потенциометры (измеряют подаваемые на модулятор отрицательный и положительный потенциалы), 8 – экран, 9,10 – вертикальные и горизонтальные пары пластин (для отклонения электронного пучка соответственно в горизонтальном и вертикальном направлениях).
UH – напряжение накала, снимаемое с выхода ВВ; Ua – анодное напряжение,подаваемое ВВ, U – ускоряющая разность потенциалов между катодом и анодом, h0 – длина трубки от анода до экрана.
Расчётная формула:
Удельный заряд электрона
e/m=C ∙ U/I2 ;
C=const.=2 ∙ [2π/(μ0h0n)]2,
где I – «фокусирующий» ток, μ0 – магнитная постоянная, равная 4π ∙ 10-7 Гн/м2 , n – число витков на единицу длины соленоида.
Параметры установки:
Длина трубки от анода до экрана h0=0,250м
Диаметр проволоки соленоида d=8,6 ∙ 10-4м
Класс точности потенциометров Kv=2,5
Класс точности амперметра KA=1,0
Число витков на единицу длины n=1/d=1162,79
Константа
С=2 ∙ [2π/(4π ∙ 10-7Гн/м2 ∙ 0,25м ∙ 1162,79)]2=5,917 ∙ 108 Кл ∙ А2/(кг ∙ В)
Абсолютные погрешности приборов
ΔI= KA ∙ Imax=1,0 ∙ 3A=3A
ΔU= Kv ∙ Umax=2,5 ∙ 600B=1500B
Относительные погрешности приборов
δI= KA/100=0,025
δU= Kv/100=0,01
Эксперментальные и расчётные данные:
Обработка результатов измерений.
Среднее значение удельного заряда электрона
(e/m)ср= 176,702 ГКл/кг
Абсолютная приборная погрешность косвенного измерения
Δ(e/m)пр= (e/m)ср ∙ √[(2δI)2+(δU)2]
Δ(e/m)пр= 9,01 ГКл/кг
Расчёт случайной погрешности:
Среднеквадратичная погрешность
Se/m= √[∑Δ(e/m)2/(5(5-1))]
Se/m= 0,8935
Границы доверительного интервала случайной погрешности:
Δ(e/m)сл=tα(n) ∙ Se/m
tα(n)=2,6
Δ(e/m)сл= 2,323
Окончательные границы доверительного интервала:
Δ(e/m)= √ [{Δ(e/m)сл}2+{Δ(e/m)пр}2]
Δ(e/m)=9,305 ГКл/кг
Итого:
e/m=(176,702±9,305) ГКл/кг.