Результаты измерений*
Диапазоны измерений вольтметра и амперметра: |
DI =3 А ,DU =150 В |
|||||||||
Классы точности вольтметра и амперметра: kU = 1,5, kI = 1,5. |
|
|
||||||||
|
rK=0,5±0,05 мм ,rA=5±0,5 мм – радиусы катода и анода соответственно. |
|||||||||
Параметры катушки: N=2600, L=(168,0 ± 0,5) мм , D=(58,0 ± 0,5) мм. |
|
|
||||||||
|
Для UA = 110 В: |
Для UA = 115 В: |
|
Для UA = 120 В: |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ic, A |
IА, мA |
|
Ic, A |
IА, мA |
|
|
Ic, A |
IА, мA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
1,49 |
|
0,5 |
1,48 |
|
|
0,5 |
1,41 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
1,48 |
|
0,6 |
1,47 |
|
|
0,6 |
1,38 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7 |
1,46 |
|
0,7 |
1,46 |
|
|
0,7 |
1,37 |
|
|
0,8 |
1,46 |
|
0,8 |
1,45 |
|
|
0,8 |
1,36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,9 |
1,46 |
|
0,9 |
1,43 |
|
|
0,9 |
1,36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1,45 |
|
1 |
1,42 |
|
|
1 |
1,35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,1 |
1,44 |
|
1,1 |
1,41 |
|
|
1,1 |
1,33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2 |
1,45 |
|
1,2 |
1,41 |
|
|
1,2 |
1,34 |
|
|
1,3 |
1,44 |
|
1,3 |
1,40 |
|
|
1,3 |
1,33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,4 |
1,41 |
|
1,4 |
1,38 |
|
|
1,4 |
1,29 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
1,38 |
|
1,5 |
1,35 |
|
|
1,5 |
1,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,6 |
1,34 |
|
1,6 |
1,30 |
|
|
1,6 |
1,21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,7 |
1,30 |
|
1,7 |
1,27 |
|
|
1,7 |
1,17 |
|
|
1,8 |
1,23 |
|
1,8 |
1,23 |
|
|
1,8 |
1,10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,9 |
1,12 |
|
1,9 |
1,17 |
|
|
1,9 |
1,01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
1,07 |
|
2 |
1,11 |
|
|
2 |
0,96 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,1 |
1,03 |
|
2,1 |
1,04 |
|
|
2,1 |
0,92 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,2 |
0,97 |
|
2,2 |
0,99 |
|
|
2,2 |
0,91 |
|
Обработка результатов измерений
I.Построение графиков
Для всех значений занесённых в таблицу измерений (см. Результаты измерений) построим графики 1, 2, 3 соотвественно для UA равного 110В, 115В, 120В.
*Протокол измерений прилагается в разделе Приложения.
6
|
|
|
|
|
|
|
|
|
График 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мА |
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I анода, |
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2 |
2,1 |
2,2 |
2,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I соленоида, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
График 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мА |
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I анода, |
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2 |
2,1 |
2,2 |
2,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I соленоида, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
График 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мА |
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I анода, |
0,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2 |
2,1 |
2,2 |
2,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I соленоида, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
II.Нахождение величины e/m
1.Найдём на графике точки перегиба для вычисления индукции магнитного поля Bкр. График1: Iкр = Ic =1,2А
График2: Iкр = Ic =1,3А График3: Iкр = Ic =1,2А
2.Найдём индукцию магнитного поля Bкр для каждой серии измерений по формуле:
Bкр= |
μ0 N Iкр |
||
√ |
|
|
|
L2+ D2 |
1:Bкр= π 4 10−7 2600 1,2 =22,06 мТл
√0,1682+0,0582
2:Bкр=23,90 мТл
3:Bкр=22,06 мТл
3. По формуле |
|
e |
= |
|
8 U A |
|
|
|
|
|
найдём величину e/m: |
|||||||
|
m |
(r [1−(r |
k |
/r |
A |
)2 B |
кр |
])2 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1: |
e |
= |
|
|
|
|
8 110 |
|
|
|
|
|
|
|
|
≈1,102 10 |
11 Кл |
|
m |
|
−3 |
|
|
2 |
|
|
|
|
−3 |
2 |
кг |
||||||
|
|
(5 10 |
[1−(0,5 |
/5) 22.06 10 |
|
]) |
|
2:me ≈0,939 1011 Клкг
3:me ≈1,102 1011 Клкг
4.Усредним значение величины e/m:
(e/m) =(1,102+0,939+1,102) 1011 |
≈1.050 1011 Кл |
|
ср |
3 |
кг |
|
III.Нахождение погрешностей
1.Погрешность для Bкр вычисляется по формуле:
Bкр=√( |
|
N μ |
|
|
|
2 |
|
−I L N μ |
2 |
|
−D I N μ |
2 |
|||||||||
|
|
|
I ) |
+( |
L) |
+( |
D) , |
||||||||||||||
0 |
|
0 |
0 |
|
|||||||||||||||||
√ |
|
|
√ |
|
|
√ |
|
|
|||||||||||||
L2+D2 |
(L2 +D2 )3 |
(L2+D2)3 |
|||||||||||||||||||
где |
I= |
k I DI |
= |
1,5 3 |
=0,045 А , |
D=0,5 мм , L=0,5 мм , I=Iкр . |
|||||||||||||||
100 |
100 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Для 1: |
Bкр≈0.8 мТл . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Для 2: |
Bкр≈0.8 мТл . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Для 3: |
Bкр≈0.8 мТл . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.Запишем результирующее Bкр в общем виде для каждого набора измерений:
1:Bкр=22,1±0,8 мТл ;
10