Wyzna­cza­nie e/​m z pomia­rów efek­tu magne­tro­no­we­go

ĆWICZENIE 20

Elektryczność i magnetyzm, Fizyka ciała stałego

WYZNACZENIE e/m Z POMIARÓW

EFEKTU MAGNETRONOWEGO

Opis teoretyczny do ćwiczenia

zamieszczony jest na stronie www.wtc.wat.edu.pl w dziale

DYDAKTYKA – FIZYKA – ĆWICZENIA LABORATORYJNE. Opis układu pomiarowego

W ćwiczeniu efekt magnetronowy jest badany przy wykorzystaniu diody lampowej EY - 51 umieszczonej wewnątrz cewki. Schemat układu pomiarowego przedstawiono na rysunku.

Układ diody i cewki wraz z zasilaczem obwodu żarzenia i obwodu anodowego umieszczony jest na wspólnej płycie. Zasilacz diody wraz z potencjometrem suwakowym R

ĆWICZENIE 20

Elektryczność i magnetyzm, Fizyka ciała stałego Na płycie wyprowadzone są zaciski: do zasilacza cewki – oznaczone literą I , do pomiaru napięcia anodowego – oznaczone literą U , do pomiaru prądu anodowego – oznaczone literą a I .a

Przeprowadzenie pomiarów

1. Zaznajomić się z poszczególnymi elementami układu.

2. Na przyrządach pomiarowych ustawić następujące podzakresy: woltomierz – zakres 30 V,

mikroamperomierz – zakres 750 A, miliamperomierz – zakres 750 mA, potencjometr suwakowy do regulacji napięcia anodowego U w położenie zero._a

3. Połączyć układ według schematu przedstawionego na rysunku.

4. Włączyć zasilacz diody i odczekać około 5 – 10 minut na nagrzanie lampy.

5.Potencjometrem suwakowym R ustawić napięcie anodowe na wybraną wartość U z zakresu 5 – 15 V. _a 6. Włączyć zasilacz stabilizowany i zmieniając napięcie zasilające cewkę zmierzyć charakterystykę

) (I f

I_a . Prąd cewki zmieniać w zakresie od 0 do 400 mA co 20 mA. Czynności te powtórzyć dla trzech różnych wartości napięcia anodowego, a wyniki zapisać w tabeli.

7. Uwaga: Przy pomiarze zależności I_a  f(I) należy utrzymywać stałą wartość U_a. 8.Oszacować niepewności pomiarowe maksymalne dla U_a, I, I_a.

Opracowanie wyników pomiarów

1. Na podstawie wyników z tabeli pomiarów wykreślić wykresy zależności I_a  f(I) dla zmierzonych wartości dla U_a const. Charakterystyki nanieść na trzy oddzielne wykresy (Wykres-1a, Wykres-1b, Wykres-1c).

2. Proste widoczne na wykresie wyznaczyć metodą graficzną. Są one przybliżeniem przebiegu początkowego i końcowego odcinka charakterystyki I_a  f(I) i są do siebie równoległe.

3. Określić wielkości I_kr jako rzut punktu przegięcia krzywej I_a  f(I) na oś I. Oszacować niepewność

kr

I

 z wykresu.

I

ĆWICZENIE 20

Elektryczność i magnetyzm, Fizyka ciała stałego

4. Dla każdej wartości U określić wartość a B według zależności kr B kr βIkr, następnie obliczyć wartość





 VsA m to stała wyznaczona empirycznie dla tego stanowiska, r_a(0,8000,001)cm, r_k (0,0500,001)cm.

5. Czynności według punktów 2 i 3 powtórzyć dla pozostałych wartości U ._a

6. Biorąc pod uwagę niepewności maksymalne U_a,  ,  , r_k  i r_a I_kr obliczyć niepewność złożoną względną wielkości m e : 2 2 2 2 2 , 2 2 2 2 3 1                                                            k k a a kr kr a a r c r r r r I I U U m e u  

7. Obliczyć niepewność złożoną bezwzględną wielkości m e :                    m e u m e m e u_{c c},_r

8. Wyznaczyć zgodnie z zależnością               m e u k m e

U _c niepewność rozszerzoną przyjmując do obliczeń współczynnik rozszerzenia k = 2. Sprawdzić zgodność uzyskanej wartości stałej z wartością tabelaryczną.

9. Wyjaśnić wpływ napięcia U na wyznaczony stosunek _a m

e

(wartość i niepewność). Jako końcowy wynik

m e

przyjąć jeden z wyników dla różnych U albo wartość średnią, a wybór uzasadnić._a

Zestawić wyniki, przeanalizować uzyskane rezultaty (także wykresy), wyciągnąć wnioski. Stwierdzić czy cel ćwiczenia:

 wyznaczenie stosunku m e ,  zbadanie zależności m e od napięcia anodowego, został osiągnięty.

ĆWICZENIE 20

Elektryczność i magnetyzm, Fizyka ciała stałego Grupa, zespół …... 3.1 Wartości teoretyczne wielkości wyznaczanych lub określanych: stosunek e/m …...

3.2 Potwierdzić na stanowisku wartości parametrów i ich niepewności! 3.3 Pomiary i uwagi do ich wykonania:

I [mA] niepewność ± 5 mA Ua = …...V niepewność ± 0,25 V Ua = ...V niepewność …... Ua = ...V niepewność …... Ia [ma] niepewność ± 5 mA Ia [ma] niepewność …... Ia [ma] niepewność …... 0 20 40 60 80 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400