Měření měrného náboje elektronu e/m

Josef Dočkal GCHD Gábina Salajová GCHD Tomáš Skřivan GCHD Pomůcky: zdroj napětí 300 V a 2 kV, katodová trubice, Helmholtzovy cívky, ampérmetr, voltmetr, obrazovka s cívkou Zadání: zjištění měrného náboje elektronu měřením v podélném a příčném elektromagnetickém poli Měrným nábojem elektronu nazýváme podíl jeho náboje a hmotnosti, v soustavě SI má rozměr C/kg. Měření lze provést dvěma způsoby a to: Měření e/m v podélném magnetickém poli Měření e/m v kolmém magnetickém poli

Měření e/m v podélném magnetickém poli Celá tato metoda spočívá v působení podélného magnetického pole na svazek elektronů vycházející z anody osciloskopické obrazovky žhavené napětím 600-1200V.Cílem tohoto experimentu je soustředit tento svazek elektronů do jednoho bodu. Zvyšujeme napětí anody a měříme napětí a proud při soustředění svazku elektronů do jednoho bodu. Popis osciloskopické obrazovky:Jedná se o válcovitou cívku se 174 závity.Délka cívky je 0,381.Na jednom konci je umístěna již zmíněná anoda a na druhém stínítko.

Naměřené hodnoty:

Měření e/m v kolmém magnetickém poli V druhém úkolu jsme měli změřit znovu měrný náboj elektronu za použití Helmholzových cívek. Tato metoda je mnohem přesnější než metoda předešlá, což za chvíli sami uvidíte.

Postup: Z rozžhavené katody katodové trubice jsou emitovány elektrony s malou kinetickou energií, kterou dále získávají v elektrickém poli mezi katodou a anodou. Dále vylétávají otvorem v anodě do magnetickeho pole. Takže se nalézají v magnetickém poli a zároveň v elektrickém, tudíž na ně působí Lorentzova síla. A ta způsobuje zakřivení trajektorie. Naším úkolem bylo změřit poloměr kruhu, který vytvářely elektrony, při jistém napětí a proudu. Z těchto údajů jsme už schopni dopočítat měrný náboj elektronu.

Lorentzova síla: F=e(v*B) ....jedná se o vektorový součin Matematicka indukce: B=k*I ....k je jistá konstanta, která je dána typem cívky (0,781*10^-3*T*A^-1) Za použití rovností: v=(2*e*U/m)^1/2 a m*v^2/r=e*v*B (což je Lorentzova síla) , dostáváme výsledný vztah e/m=2U/(k^2*I^2*r^2)

Naměřené hodnoty

Závěr Z naměřených hodnot je celkem jasné, že druhá metoda byla o dost přesnější než první.Průměrná hodnota u druhého pokusu byla 1.506841*10E+11C/kg a u prvního 5,5811*10E+11C/kg.Tabulková hodnota je 1,7588047*10E+11C/kg což je docela podobné prvnímu měření, ale druhému ne.Tato nepřesnost u měření v podélném magnetickém poli asi vznikla nepřesností přístroje a člověka nebo působením vnějších vlivů.