Manyetik Alanda Elektrik Yükü

1. Dünya'nın Manyetik Alanını Telafi Etme

1. Bu deneyde iki bağımsız devre olduğunu unutmayın:
   1. Manyetik alanı oluşturan bobinlere akım sağlayın ( Şekil 2). Akım, döner bir kadran ile ayarlanır ve devre, akımın ölçülmesini sağlayan bir dijital ampermetre içerir. Manyetik alanı tersine çeviren bobinlere verilen akımın yönünü tersine çevirmek için çift kutuplu bir çift atışlı anahtar kullanılır.
   2. İkinci devre ( Şekil 3) elektron tüpünü çalıştırır. Hızlanma voltajını ayarlayan bir yüksek voltaj kaynağı ve bir filamana bağlı 6,3 V'luk alternatif bir sinyal vardır. Elektronlar, bir anlamda, filamentten kaynatılır ve daha sonra hızlanan voltaj ile hızlandırılır.
2. İkinci devrede, filamanı açmak için yüksek voltajlı güç kaynağını açın. Tüpün içinde yanan ışık, parlayan filamenttir.
3. Yüksek voltajı kademeli olarak yaklaşık 2.000 V'a yükseltin. Elektron ışını tarafından vurulan tüpün içindeki ekranın bir kısmı mavi renkte yanmalı ve elektron ışınını görünür hale getirmelidir.
   1. Bunun elektronların mavi olduğu anlamına gelmediğini unutmayın - ekrandaki kaplama fosforludur ve bu kaplamanın atomlarına elektronlar tarafından enerji verildiğinde mavi bir parıltı verir.
4. Düzgün manyetik alanı oluşturan bobinlerden geçen akımı ayarlayın. Akım yukarı veya aşağı ayarlandıkça, ışının yolu değişir. Işını ızgara üzerindeki belirli bir (X, Y) noktasından geçirmek için akımı ayarlayın. Işının o noktadan geçmesi için gereken akımın büyüklüğünü not edin.
5. Işını ters yönde kıvırmak için akımı tersine çevirin ve ışın noktadan (X, -Y) (orijinal noktanın ayna görüntüsü) geçene kadar akımı ayarlayın. Yine, ışının o belirli noktadan geçmesi için gereken akımın büyüklüğünü not edin.
6. İki akımın büyüklüklerinin farklı olup olmadığını kontrol edin. Tüp, elektron ışını Dünya'nın manyetik alanına paralel olacak şekilde hizalanmadıkça, Dünya'nın alanı, akım bir yönde olduğunda bobinlerin alanına eklenir ve akım diğer yönde olduğunda ondan çıkarılır.
7. Deney boyunca, iki akımın büyüklüklerinin, ışının ızgara üzerindeki belirli bir (X, Y) noktadan geçmesi için gereken akımın ve ayna görüntü noktasından (X, -Y) geçmesi için gereken akımın ortalamasını alın, Dünya'nın manyetik alanının etkisini ortadan kaldırmak için.

Şekil 2: Helmholtz bobinleri için devre şeması. Helmholtz bobinleri tarafından oluşturulan manyetik alanın gücü, içlerinden geçen akımla orantılıdır. Ayarlanabilir güç kaynağı tarafından bobinlere verilen akım, dijital ampermetre ile ölçülür. Çift anahtarın amacı, manyetik alanın yönünü tersine çeviren bobinlerden geçen akımın yönünü kolayca tersine çevirmektir. Her bir bobine yapılan iki bağlantının A ve Z olarak işaretlendiğine ve bobinlerin zıt yönlerde değil, aynı yönde manyetik alanlar ürettiğinden emin olmak için iki Z'nin birbirine bağlanması gerektiğine dikkat edin.

Şekil 3: Elektron tüpünü çalıştırmak için devre şeması. Elektronların kaynağı olan parlayan filament, 6.3 V'luk bir alternatif akım kaynağı tarafından çalıştırılır. Yüksek voltaj sinyalinin negatif tarafının da filamentin bir tarafına bağlı olduğunu, pozitif yüksek voltaj sinyalinin (2.000-3.000 V DC mertebesinde) hızlanma bölgesinin sağ tarafındaki bir elektroda bağlı olduğunu unutmayın. Bu, hızlanma bölgesinde sola yönlendirilmiş büyük bir elektrik alanı üretir ve elektronları soldan sağa doğru hızlandırır.

2. Belirli Bir (X, Y) ve (X, - Y) Kombinasyonu için Veri Toplama

1. Tüplerin pahalı ve biraz kırılgan olduğunu unutmayın. Hızlanma voltajı için 3,500 V'u aşmayın ve ölçüm yapılmadığında hızlanma voltajını sıfıra indirin.
2. Deneyin bu bölümünde, her biri aynı (X, Y) ve (X, -Y) kombinasyonuna sahip farklı bir hızlanma voltajına sahip beş veri seti kaydedin.
3. Hızlanma voltajı arttıkça ve elektronlar daha hızlı hareket ettikçe eskisi kadar bükülmediklerini ve bu nedenle, ışının ekranda aynı noktadan geçmesi için bobinlerden gelen manyetik alanın artırılması gerektiğini unutmayın. Deneyin bu bölümünde kullanmak üzere belirli bir (X, Y) ve (X, -Y) noktası seçin. Işın yolunun karşılık gelen yarıçapını hesaplamak için Denklem 10'u kullanın.
4. Belirli bir hızlanma voltajı için, ışının seçilen (X, Y) noktasından geçmesi için gereken akımın büyüklüğünü kaydedin. Akımı ters çevirin ve ışının ayna görüntüsü noktasından (X, -Y) geçmesi için gereken akımın büyüklüğünü kaydedin.
5. Dünya'nın manyetik alanının etkisini ortadan kaldırmak için iki akımın ortalamasını alın.
6. Manyetik alanın gücünü hesaplamak için Denklem 8'deki ortalama akımı kullanın.
7. Elektronun yük-kütle oranının büyüklüğünü hesaplamak için hızlanma voltajı, yarıçap ve manyetik alan değerlerini kullanın.
8. Yeni bir hızlanma voltajı seçin ve 2.3-2.7 adımlarını tekrarlayın. Beş veri kümesi toplanana kadar bunu yapmaya devam edin.
9. Elektron için ortalama yük-kütle oranının büyüklüğünü hesaplayın.

3. Belirli Bir Hızlanma Gerilimi için Veri Toplama

1. Beş veri kümesi daha toplayın. Bu sefer hızlanma voltajını sabit tutun ve ışının geçtiği (X, Y) ve (X, -Y) noktalarını değiştirin. Verileri kaydedin.
2. Elektron için ortalama yük-kütle oranının büyüklüğünü hesaplayın.
3. Bölüm 2 ve 3'ten belirlenen iki ortalama yük-kütle oranının ortalamasını alın ve deneydeki olası hata kaynaklarını belirtin.