Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

 

磁場下における電荷

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

電子は電荷、電流を運ぶためにそれらを有効にするを所有しているよう多くの分野の科学と技術、主役を演じる。

電荷、または q は、かどうか問題の単位が正に帯電することがより多くのプロトン、複数の電子それに負荷電または同じ数の陽子と中性となって電子を記述する物理的なプロパティです。この基本的なプロパティでは、料金を撃退されるよう、反対側の料金が引き付けられる、電磁相互作用について説明します。

J ・ j ・ トムソンは、ブラウン管を排気管の磁場による偏向ことを示した、電子の発見と信じています。これは電子が、恒久的な負電荷を運ぶ、電子の電荷質量比の彼の計算を有効にする結論に至った。

にて、磁場と j ・ j ・ トムソンによって使用される 1 つに類似した陰極線管実験を使用した電極の質量電荷比の計算に適用されるフォースのコンセプトを紹介します。

北と南の極、永久磁石、棒磁石などがあります。似たような極が互いに反発しながら、異なる極は互いを引き付けます。永久磁石は、磁気フィールド、またはフィールドの方向が南に北向きでは常に B を生成します。同様に、電荷を移動することによって生成されたまたは細線における電流、磁場ができます可能性があります。

電流の方向、大きさやコイル ループなど、ワイヤーの向きは磁場を大きく影響します。任意のベクトル場と磁場は方向と大きさを持つ任意の時点で指定できます。

磁気フィールドの主要な特性の 1 つは、それは運動する電荷に力を適用できます、ローレンツ力法律によって粒子に働く力の大きさを説明速度と磁場ベクトルの外積を倍力が電荷の大きさに等しい。

磁場によって発生する力の大きさは、速度と磁場、シータの間の角度の面で記述できます。この角度のため力は最高速度と磁場が互いに垂直になります。速度と、フィールドが互いに平行力はありません。

力の方向は速度と磁場によって定義される平面に垂直です。この力の方向は、右手の法則を使用して簡単に決定することができます。右手の法則を利用するには、速度の方向に右手の指を指して、magnetic field の方向でそれらを席巻します。

親指を突き出しては、電荷が正のときに運動する電荷に及ぼす磁場によって適用されるフォースの方向にポイントします。電荷が負のときはフォースが反対の方向です。

力は速度に垂直なそれだけ速度の方向を変更できます。速度と磁場は、互いに垂直な荷電粒子は一定の速度で円形のパスに従います。

ニュートンの第 2 法則は、加速度がある求心性加速電子の電荷質量比を計算する使用できます。エネルギー保存則とローレンツ力法と組み合わせることで、電荷質量比とポテンシャルと磁場に関する式が生成できます。

電荷質量比は、ブラウン管のセットアップを使用して計算できます。3 つの情報;加速電圧、磁界の強さと荷電粒子の循環経路の半径計算の必要があります。

今、この概念と陰極線管を使用して計算例を見てみましょう。この実験では、電子は、管に加速される、印加磁場による偏向は。電子の電荷質量比は計算し、既知の値と比較します。

まず、実験装置に精通しているなります。最初の磁場を生成する装置に 2 つの独立した回路があることに注意してください。

磁場と電流の測定を可能にするデジタル電流計を生成するコイルを探します。電流の方向を逆にするために使用し、したがって磁場を反転二重極双投スイッチを位置付けます。

ロータリー ダイヤルを用いた磁界を作成するコイルに電流を供給します。

2 番目では、回路は電子管を実行します。加速設定高電圧を見つけてフィラメントに接続されている電圧と 6.3 V の交互になる信号。電子はフィラメントによって生成および加速電圧によって加速されました。

第 2 の回路では、高電圧電源、フィラメントを有効にするをオンに。白熱フィラメントをチューブ内に来る光には注意してください。

約 2000 V の高電圧を徐々 に上げます。管内は電子ビームによって当られている、画面の一部は、青に電子ビームの可視を作るグローする必要があります。

次に、一様磁場の作成、コイルに流れる電流を調整します。現在は、上下調整は、ビームのパスが変わることを確認します。現在、グリッドの特定の X Y ポイントを介してビームを渡すを調整します。このポイントをヒットするために必要な電流の大きさを記録します。

リバース カーブの反対方向にビームを使用する現在、ポイント X、負の y: または元の点のミラー ・ イメージを通過するビームまで現在を調整します。現在の大きさを記録します。同じ XY X 負 Y ポイントを使用して 4 つのもっと加速電圧を繰り返します。

加速電圧が増加し、電子が高速移動とビーム曲がる以下を確認します。そしてコイル電流は同じ X、Y ポイントに到達する高くなければなりません。

次に、フルの実験では, この時間加速電圧を一定に保つことと、X、Y、X、Y 位置を負に変化を繰り返します。ポイントの座標と各ポイントとそのミラー イメージの現在の大きさを記録する 5 つのデータのセットを収集します。

半径 R、加速電圧が各ビームのパスは、ピタゴラスの定理を使用して計算できます。

X、Y と X の両方のヒット、負の Y ポイント各加速電圧が地球磁場の効果を削除するために必要な 2 つの電流の平均値します。同じ加速電圧で、負の X、Y と X の Y カップルのため同じことを行います。B. 磁場の強度を計算するのに平均電流を使用します。このセットアップの場合磁場は現在の 0.00423 と同じです。

加速電圧を変化させるときは、電子の質量比電荷の大きさを計算するのに magnetic field、一定の半径、および対応する電圧の値を使用します。同様に、X を変化、Y 位置は電子の質量電荷比を計算するのに magnetic field、定電圧および対応する半径の値を使用します。

様々 な両方加速電圧と変化 X & Y の場所の条件の平均値を計算します。これらの実験により計算される比率値の電子知られている電荷質量比によく比較します。

印加磁場による円形のパスの移動、荷電粒子技術で幅広い用途があります。

質量分析計は、質量電荷比に基づいてサンプルの未知の成分を識別します。粒子は、電荷質量比、加速電圧と印加磁界に応じて異なる半径の旅行します。これらのパラメーターは、さまざまなコンポーネントの分離を有効にします。

この例では、揮発性ガスはロック可能な試験管に採取した、質量分析法で解析。気体分子は、電子衝撃イオナイザーを使用してイオン化しました。荷電粒子は、質量電荷比に基づいて、分かれていた。

前に液晶、LED ・ プラズマ スクリーン技術、陰極線管、実験をこのビデオで使用されている設定のようなはすべてのテレビ画面やコンピューターのモニターのための基礎だった陰極線管から成るいくつかの電子銃、個々 のスポットを表示する蛍光スクリーンのいくつかの色を実現するために。

一般的な実験装置はまだベーシック ・ オシロ スコープなどのブラウン管ディスプレイを使用します。電子のたわみが電磁偏向ではなく、静電偏向を介して行われることの違い。

磁場下における電荷のゼウスの概要を見てきただけ。どのように電子が磁界によって影響されると電子の電荷質量比を決定する磁気フィールドを使用する方法を理解する必要があります今。見てくれてありがとう!

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter