e/m for elektronen

Formål:

At bestemme forholdet mellem ladningen e og massen m for elektronen.

Apparatur & opstilling:

Specialapparat konstrueret til formålet, Helmholtzspoler, stor spændingskube, B&O-kube, volt meter og amperemeter.

Den præcise sammenkobling kan ses på bilag 1!

Teori:

Betragt et homogent magnetfelt . Bevæger en elektron sig med hastigheden i dette felt, vil den være påvirket af kraften . Er vil elektronen således bevæge sig i en cirkel.

Den til opretholdelse af denne cirkelbevægelse for nødne centripetalkraft, leveres af magnetfeltet.

Fmagn= FC

altså

(*)

v bestemmes ved at accelerere elektronen over en spændingsforskel U. Herved omsættes potentiel energi til kinetisk energi:

½mv2 = eU

Dette udtryk indsættes i (*), og vi får:

[formel 1]

Magnetfeltet frembringes af et sæt Helmholtzspoler dvs. to identiske tynde spoler hver med radius R, vindingstal N og den indbyrdes afstand R.

I bilag 2 vises at størrelsen B af det magnetfelt som frembringes af dette sæt spoler i et punkt midtvejs mellem spolerne og på disses fælles akse, er givet ved

[formel 2]

I er strømstyrken i spolerne.

Altså:

▪ strømstyrken I i spolerne giver magnetfeltet B

▪ spændingen U i elektronkanonen giver elektro-

nens fart v

Udførelse:

Tilslut apparaterne som vist på bilag 1.

Magnetfeltet er bestemt ved strømstyrken I gennem spolerne. Der indsættes derfor et amperemeter til at måle den. PAS PÅ MÅLEOMRÅDE!

Elektronens fart bestemmes af spændingen U mellem anoden og katoden i elektronka
nonen. Der indsættes derfor et voltmeter til at måle den. PAS PÅ MÅLEOMRÅDE!

Drej glaskuplen således at elektronstrålen danner en cirkelbevægelse. Radius r i denne kan aflæses vha. målepindene inde i glaskuplen.

Mål nu spoleradius R, og check at spoleafstanden også er R.

Tæl antal vindinger N på én spole, og check at der er samme antal på den anden spole.

Mål nu sammenhørende værdier af U, I og r.

F. eks. ved at holde r lig med 2 cm og finde tre sæt (U,I) som giver denne værdi af r. Sæt derefter r til 4 cm og find tre nye sæt af (U,I) som giver denne værdi osv.

Resultaterne indføres i skemaet.

Lav vurdering af usikkerheden og overvej fejlkilder.

,

Resultater:

R = cm

N =

r

(cm)	U

(V)	I

(A)	B

[formel 2]

(T)

[formel 1]

(C/kg)

Beregn gennemsnittet og spredningen på . Sammenlign med tabelværdien.

Tabelværdier:

0 =

e =	dvs. =

m =

3FY, SJ, 1997