Bestämning av e/m för elektronen.
Uppgift:
Med hjälp av Helmholtz spolar bestämma kvoten mellan en elektrons
laddning och dess massa.
Teori:
En laddad partikel som rör sig vinkelrätt mot ett homogent magnetfält
påverkar av en magnetisk kraft. Kraften är vinkelrät mot både
magnetfältet och partikelns hastighet. Eftersom kraften hela tiden är
vinkelrät mot rörelseriktningen påverkas inte partikelns rörelseenergi.
Den kraft som verkar på partikeln är den magnetiska kraften F = QvB.
Kraften som verkar på partikeln kommer därför att ha konstant belopp.
Partikeln kommer då att beskriver en cirkelrörelse med konstant fart.
Två stycken Helmholtz spolar används för att alstra det homogena
magnetfältet. Magnetiska flödestätheten kan beräknas med hjälp av
nedanstående formel. Med hjälp av spänningen över elektronkanonen
kan partikelns rörelseenergi beräknas. Kraftekvationen ger oss möjlighet
att lösa ut partikelns fart. Kombineras dessa formler kan kvoten mellan
partikelns laddning och massa bestämmas.
Utförande:
a) Bestäm den magnetiska kraftens riktning när följande partiklar
kommer in vinkelrätt mot ett magnetiskt fält.
x
x
x
x
e-
x
x
x
x
x
x
x
x
P+
b) Koppla upp två stycken Helmholtz spolar enligt muntlig instruktion.
U
r
I
R
N
= Acc.spänningen i elektron-kanonen.
= Elektronbanans radie. Kan varieras, 2,3,4,5 cm.
= Strömmen genom spolarna.
= Spolarnas radie, 20 cm.
= Antal varv på spolarna, 154 st.
Kraft
m v2
R
evB
r
v
Ber
m
Energi
m v2
W eU
2
Zenit ab Läromedel
Box 54
456 25 Smögen
1
B 2 e2 r 2
e
2U
eU m
2 2
2
2
m
m Br
Tel 0523-37900
Fax 0523-30066
Mail: [email protected]
Web sida: www.zenitlaromedel.se
Magnetfält
7
2
4 4 10 N I
B
R
5
3
c) Ställ in spänning och strömstyrka så att du får en perfekt cirkel som tangerar
markeringen för given radie i glasklotet. Var noga med inställningen. Fyll i tabellen nedan.
d) Beräkna enligt ovan flödestätheten B och kvoten e/m.
U (V)
r (m)
I (A)
R (m)
N
B (T)
e/m (C/kg)
Medelvärde : __________
e) Jämför ditt värde med tabellboken.
f) Resultat. Avvikelse från tabellbok.
Zenit ab Läromedel
Box 54
456 25 Smögen
Tel 0523-37900
Fax 0523-30066
Mail: [email protected]
Web sida: www.zenitlaromedel.se
