الشحنة الكهربائية في المجال المغناطيسي

1. تعويض المجال المغناطيسي للأرض

1. لاحظ أن هناك دائرتين مستقلتين في هذه التجربة:
   1. قم بتزويد الملفات التي تخلق المجال المغناطيسي ( الشكل 2 ). يتم ضبط التيار بواسطة قرص دوار ، وتشتمل الدائرة على مقياس كهربائي رقمي يسمح بقياس التيار. يتم استخدام مفتاح رمي مزدوج مزدوج القطب لعكس اتجاه التيار المزود بالملفات ، مما يعكس المجال المغناطيسي.
   2. الدائرة الثانية ( الشكل 3 ) تدير أنبوب الإلكترون. يوجد مصدر جهد عالي ، والذي يضبط الجهد المتسارع وإشارة متناوبة تبلغ 6.3 فولت متصلة بفتيل. يتم غلي الإلكترونات ، إلى حد ما ، من الفتيل ثم تتسارع بواسطة الجهد المتسارع.
2. في الدائرة الثانية ، قم بتشغيل مصدر الطاقة عالي الجهد لتشغيل الفتيل. الضوء الذي يضيء داخل الأنبوب هو الفتيل المتوهج.
3. ارفع الجهد العالي تدريجيا إلى حوالي 2,000 فولت. يجب أن يتوهج جزء الشاشة داخل الأنبوب ، والذي يصطدم به شعاع الإلكترون ، باللون الأزرق ، مما يجعل شعاع الإلكترون مرئيا.
   1. لاحظ أن هذا لا يعني أن الإلكترونات زرقاء - فالطلاء على الشاشة فسفوري ويعطي توهجا أزرق عندما يتم تنشيط ذرات هذا الطلاء بواسطة الإلكترونات.
4. اضبط التيار من خلال الملفات ، والتي تخلق مجالا مغناطيسيا موحدا. عندما يتم ضبط التيار لأعلى أو لأسفل ، يتغير مسار الحزمة. اضبط التيار لتمرير الحزمة عبر نقطة معينة (X ، Y) على الشبكة. قم بتدوين حجم التيار المطلوب لمرور الحزمة عبر تلك النقطة.
5. اعكس التيار لمنحنى الحزمة في الاتجاه المعاكس ، واضبط التيار حتى يمر الشعاع عبر النقطة (X ، −Y) (الصورة المعكوسة للنقطة الأصلية). مرة أخرى ، قم بتدوين حجم التيار المطلوب لمرور الحزمة عبر تلك النقطة المعينة.
6. تحقق لمعرفة ما إذا كانت مقادير التيارين مختلفة. ما لم يكن الأنبوب محاذاة بحيث يكون شعاع الإلكترون موازيا للمجال المغناطيسي للأرض ، فإن مجال الأرض يضيف إلى مجال الملفات عندما يكون التيار في اتجاه واحد ويطرح منه عندما يكون التيار في الاتجاه الآخر.
7. طوال التجربة ، متوسط مقادير التيارين ، والتيار المطلوب لمرور الحزمة عبر نقطة معينة (X ، Y) على الشبكة ، والتيار المطلوب للمرور عبر نقطة الصورة المرآة (X ، −Y) ، لإزالة تأثير المجال المغناطيسي للأرض.

الشكل 2 : مخطط الدائرة لملفات هيلمهولتز. تتناسب قوة المجال المغناطيسي الناتجة عن ملفات هيلمهولتز مع التيار الذي يمر عبرها. يتم قياس التيار الذي يتم توفيره للملفات بواسطة مصدر الطاقة القابل للتعديل بواسطة مقياس التيار الكهربائي الرقمي. الغرض من المفتاح المزدوج هو عكس اتجاه التيار الذي يمر عبر الملفات بسهولة ، مما يعكس اتجاه المجال المغناطيسي. لاحظ أن الاتصالين لكل ملف تم تمييزهما A و Z ، ويجب توصيل الاثنين Z معا للتأكد من أن الملفات تنتج مجالات مغناطيسية في نفس الاتجاه ، وليس في اتجاهين متعاكسين.

الشكل 3 : مخطط الدائرة لتشغيل أنبوب الإلكترون. يتم تشغيل الفتيل المتوهج الذي يمثل مصدر الإلكترونات بواسطة مصدر تيار متناوب 6.3 فولت. لاحظ أن الجانب السلبي لإشارة الجهد العالي متصل أيضا بجانب واحد من الفتيل ، بينما يتم توصيل إشارة الجهد العالي الموجبة (في حدود 2,000-3,000 فولت تيار مستمر) بقطب كهربائي على الجانب الأيمن من منطقة التسارع. ينتج عن هذا مجال كهربائي كبير موجه إلى اليسار في منطقة التسارع ، مما يؤدي إلى تسريع الإلكترونات من اليسار إلى اليمين.

2. جمع البيانات لمجموعة معينة (x ، y) و (x ، − y)

1. لاحظ أن الأنابيب باهظة الثمن وهشة إلى حد ما. لا تتجاوز 3,500 فولت للجهد المتسارع ، وقم بخفض الجهد المتسارع إلى الصفر عند عدم إجراء القياسات.
2. في هذا الجزء من التجربة ، سجل خمس مجموعات من البيانات ، لكل منها جهد متسارع مختلف بنفس المجموعة (X ، Y) و (X ، −Y).
3. لاحظ أنه مع زيادة الجهد المتسارع وانتقال الإلكترونات بشكل أسرع ، فإنها لا تنحني بنفس القدر ، وبالتالي ، يجب زيادة المجال المغناطيسي من الملفات حتى يمر الشعاع عبر نفس النقطة على الشاشة. اختر نقطة معينة (X ، Y) و (X ، −Y) لاستخدامها في هذا الجزء من التجربة. استخدم المعادلة 10 لحساب نصف القطر المقابل لمسار الحزمة.
4. بالنسبة لجهد متسارع معين ، سجل حجم التيار المطلوب لمرور الحزمة عبر النقطة المختارة (X ، Y). عكس التيار ، وسجل حجم التيار اللازم لمرور الحزمة عبر نقطة صورة المرآة (X ، −Y).
5. متوسط التيارين لإزالة تأثير المجال المغناطيسي للأرض.
6. استخدم متوسط التيار في المعادلة 8 لحساب شدة المجال المغناطيسي.
7. استخدم قيم الجهد المتسارع ونصف القطر والمجال المغناطيسي لحساب حجم نسبة الشحنة إلى الكتلة للإلكترون.
8. اختر جهد متسارع جديد، وكرر الخطوات 2.3-2.7. استمر في القيام بذلك حتى يتم جمع خمس مجموعات من البيانات.
9. احسب حجم متوسط نسبة الشحنة إلى الكتلة للإلكترون.

3. جمع البيانات لجهد متسارع معين

1. اجمع خمس مجموعات بيانات أخرى. هذه المرة ، حافظ على ثبات الجهد المتسارع وقم بتغيير النقاط (X ، Y) و (X ، −Y) التي يمر بها الحزمة. سجل البيانات.
2. احسب حجم متوسط نسبة الشحنة إلى الكتلة للإلكترون.
3. متوسط متوسط نسبتي الشحنة إلى الكتلة المحددة من القسمين 2 و 3 ، وحدد مصادر الخطأ المحتملة في التجربة.