Elektrische lading in een magnetisch veld

1. Compensatie voor het aardmagnetisch veld

1. Merk op dat er twee onafhankelijke circuits zijn in dit experiment:
   1. Voedingsstroom naar de spoelen die het magnetische veld creëren ( Figuur 2). De stroom wordt ingesteld door een draaischakelaar, en het circuit omvat een digitaal ampèremeter waarmee de stroom kan worden gemeten. Er wordt een dubbelpolige dubbele schakelaar gebruikt om de richting van de stroom naar de spoelen om te keren, wat het magnetische veld omkeert.
   2. Het tweede circuit ( Figuur 3) laat de elektronenbuis lopen. Er is een hoogspanningsvoeding, die de versnellende spanning instelt en een wisselspanningssignaal van 6,3 V verbonden met een gloeidraad. Elektronen worden, in zekere zin, van de gloeidraad afgekookt en vervolgens versneld door de versnellende spanning.
2. In het tweede circuit, zet de hoogspanningsvoeding aan om de gloeidraad te laten oplichten. Het licht dat binnen in de buis oplicht, is de gloeiende draad.
3. Verhoog geleidelijk de hoogspanning tot ongeveer 2.000 V. Het gedeelte van het scherm binnen in de buis, dat wordt geraakt door de elektronenstraal, zou blauw moeten gloeien, waardoor de elektronenstraal zichtbaar wordt.
   1. Merk op dat dit niet betekent dat elektronen blauw zijn - de coating op het scherm is fosforescent en geeft een blauwe gloed af wanneer de atomen van deze coating worden geënergeerd door de elektronen.
4. Stel de stroom door de spoelen in, die het uniforme magnetische veld creëren. Terwijl de stroom wordt aangepast, verandert de baan van de straal. Pas de stroom aan om de straal door een bepaald (X, Y) punt op het raster te laten lopen. Noteer de grootte van de stroom die nodig is om de straal door dat punt te laten lopen.
5. Keer de stroom om om de straal in de tegenovergestelde richting te buigen, en pas de stroom aan tot de straal door het punt (X, −Y) loopt (het spiegelbeeld van het oorspronkelijke punt). Noteer opnieuw de grootte van de stroom die nodig is om de straal door dat specifieke punt te laten lopen.
6. Controleer of de grootte van de twee stromen anders is. Tenzij de buis toevallig zo is uitgelijnd dat de elektronenstraal parallel is aan het aardmagnetische veld, voegt het aardveld zich bij het veld van de spoelen wanneer de stroom in één richting is en trekt het af wanneer de stroom in de andere richting is.
7. Gedurende het experiment, gemiddel de grootte van de twee stromen, de stroom die nodig is om de straal door een bepaald (X, Y) punt op het raster te laten lopen, en de stroom die nodig is om door het spiegelbeeldpunt (X, −Y) te lopen, om het effect van het aardmagnetische veld te verwijderen.

Figuur 2: Schematisch diagram voor de Helmholtz spoelen. De sterkte van het magnetische veld dat door de Helmholtz spoelen wordt gecreëerd, is evenredig met de stroom die erdoorheen stroomt. De stroom die aan de spoelen wordt geleverd door de instelbare voeding, wordt gemeten door de digitale ampèremeter. Het doel van de dubbele schakelaar is om gemakkelijk de richting van de stroom door de spoelen om te keren, wat de richting van het magnetische veld omkeert. Merk op dat de twee aansluitingen naar elke spoel zijn gemarkeerd met A en Z, en de twee Z's moeten met elkaar worden verbonden om ervoor te zorgen dat de spoelen magnetische velden in dezelfde richting produceren, en niet in tegengestelde richtingen.

Figuur 3: Schematisch diagram voor het laten lopen van de elektronenbuis. De gloeiende draad die de bron van de elektronen is, wordt aangedreven door een wisselstroombron van 6,3 V. Merk op dat de negatieve kant van het hoogspanningssignaal ook is verbonden met één kant van de gloeidraad, terwijl het positieve hoogspanningssignaal (in de orde van 2.000-3.000 V DC) is verbonden met een elektrode aan de rechterkant van de versnellingszone. Dit produceert een groot elektrisch veld dat naar links is gericht in de versnellingszone, waardoor de elektronen van links naar rechts worden versneld.

2. Gegevensverzameling voor een specifieke (X, Y) en (X, − Y) combinatie

1. Merk op dat de buizen duur en enigszins kwetsbaar zijn. Overschrijd niet 3.500 V voor de versnellende spanning, en zet de versnellende spanning naar nul wanneer er geen metingen worden gedaan.
2. In dit deel van het experiment, neem vijf sets gegevens op, elk met een andere versnellende spanning met dezelfde (X, Y) en (X, −Y) combinatie.
3. Merk op dat naarmate de versnellende spanning toeneemt en de elektronen sneller reizen, ze niet zo veel buigen, en dus moet het magnetische veld van de spoelen worden verhoogd om de straal door hetzelfde punt op het scherm te laten lopen. Kies een specifiek (X, Y) en (X, −Y) punt om voor dit deel van het experiment te gebruiken. Gebruik Vergelijking 10 om de corresponderende straal van de straal te berekenen.
4. Voor een specifieke versnellende spanning, noteer de grootte van de stroom die nodig is om de straal door het gekozen (