Umeå Universitet 2007-12-06 Institutionen för fysik Daniel Eriksson/Leif Hassmyr. Bestämning av e/m e



Relevanta dokument
DEMONSTRATION TRANSFORMATORN I. Magnetisering med elström Magnetfältet kring en spole Kraftverkan mellan spolar Bränna spik Jacobs stege

Hittills på kursen: E = hf. Relativitetsteori. vx 2. Lorentztransformationen. Relativistiskt dopplerskift (Rödförskjutning då källa avlägsnar sig)

Föreläsning 1. Metall: joner + gas av klassiska elektroner =1/ ! E = J U = RI = A L R E = J = I/A. 1 2 mv2 th = 3 2 kt. Likafördelningslagen:

Slumpjusterat nyckeltal för noggrannhet vid timmerklassningen

Ekosteg. En simulering om energi och klimat

Knagge. Knaggarna tillverkas av 2,0 ± 0,13 mm galvaniserad stålplåt och har 5 mm hål för montering med ankarspik eller ankarskruv.

Anmärkning1. L Hospitals regel gäller även för ensidiga gränsvärden och dessutom om

ATLAS-experimentet på CERN (web-kamera idag på morgonen) 5A1247, modern fysik, VT2007, KTH

Kurs: HF1903 Matematik 1, Moment TEN2 (Analys) Datum: 21 augusti 2015 Skrivtid 8:15 12:15. Examinator: Armin Halilovic Undervisande lärare: Elias Said

Åstorps kommun. Revisionsrapport nr 4/2010. Granskning av kommunens kommunikation med medborgarna

Tryckkärl (ej eldberörda) Unfired pressure vessels

Fysikum Kandidatprogrammet FK VT16 DEMONSTRATIONER MAGNETISM II. Helmholtzspolen Elektronstråle i magnetfält Bestämning av e/m

Räkneövning i Termodynamik och statistisk fysik

Lösningar till ( ) = = sin x = VL. VSV. 1 (2p) Lös fullständigt ekvationen. arcsin( Lösning: x x. . (2p)

LINJÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER AV FÖRSTA ORDNINGEN

Tentamen i SG1140 Mekanik II, Inga hjälpmedel förutom: papper, penna, linjal, passare. Lycka till!

Förslag: En laddad partikel i ett magnetfält påverkas av kraften F = qvb, dvs B = F qv = 0.31 T.

247 Hemsjukvårdsinsats för boende i annan kommun

TNA003 Analys I Lösningsskisser, d.v.s. ej nödvändigtvis fullständiga lösningar, till vissa uppgifter kap P4.

Föreläsning 10 Kärnfysiken: del 2

Lösta exempel och gamla tentor i Materialfysik för E, IF1602 M. Göthelid Materialfysik, KTH-Electrum, Kista

där a och b är koefficienter som är större än noll. Här betecknar i t

Arkitekturell systemförvaltning

NÅGRA OFTA FÖREKOMMANDE KONTINUERLIGA FÖRDELNINGAR. Fördelningsfunk. t 2

Revisionsrapport Hylte kommun. Granskning av överförmyndarverksamheten

Bengt Sebring September 2002 Sida: 1 Ordförande GRANSKNINGSRAPPORT 2/2002

Tentamen TMV210 Inledande Diskret Matematik, D1/DI2

TENTAMEN Kurs: HF1903 Matematik 1, Moment: TEN2 (analys) Datum: Lördag, 9 jan 2016 Skrivtid 13:00-17:00

1 (3k 2)(3k + 1) k=1. 3k 2 + B 3k(A + B)+A 2B =1. A = B 3A =1. 3 (3k 2) 1. k=1 = 1. k=1. = (3k + 1) (n 1) 2 1

Undervisande lärare: Fredrik Bergholm, Elias Said, Jonas Stenholm Examinator: Armin Halilovic

Uppskatta lagerhållningssärkostnader

Fasta tillståndets fysik.

INTRODUKTION. Akut? RING:

Om i en differentialekvation saknas y, dvs om DE har formen F ( x, . Ekvationen z ) 0. Med andra ord får vi en ekvation av ordning (n 1).

Revisionsrapport 2/2010. Åstorps kommun. Granskning av lönekontorets utbetalningsrutiner

TEORETISKT PROBLEM 3 VARFÖR ÄR STJÄRNOR SÅ STORA?

TENTAMEN Kurs: HF1903 Matematik 1, moment TEN2 (analys) Datum: 22 dec 2016 Skrivtid 8:00-12:00

Tentamen i Kemisk termodynamik kl 8-13

TSRT62 Modellbygge & Simulering

SEPARABLA DIFFERENTIALEKVATIONER

Kontinuerliga fördelningar. b), dvs. b ). Om vi låter a b. 1 av 12

Kontrollskrivning Introduktionskurs i Matematik HF0009 Datum: 25 aug Uppgift 1. (1p) Förenkla följande uttryck så långt som möjligt:

Tentamen i SG1140 Mekanik II, Hjälpmedel: Papper, penna, linjal. Lycka till! Problem

ICEBREAKERS. Version 1.0 Layout: Kristin Rådesjö Per Wetterstrand

Per Sandström och Mats Wedin

S E D K N O F I AVM 960 AVM 961 AVM

Uppskatta ordersärkostnader för tillverkningsartiklar

KOMPATIBILITET! Den här mottagaren fungerar med alla självlärande Nexa-sändare inklusive Nexa Gateway.!

ERCO Hi-trac strömskena

Föreläsning 5 och 6 Krafter; stark, elektromagnetisk, svag. Kraftförening

2. Bestäm en ON-bas i det linjära underrummet [1 + x, 1 x] till P 2 utrustat med skalärprodukten

Kurskatalog 2008 Liber Hermods för en lysande framtid

NYTT STUDENT. från Växjöbostäder. Nu öppnar vi portarna på Vallen, kom och titta, sidan 3. Så här håller du värmen, sidan 4.

Integrerade ledningssystem artikelsamling

24 poäng. betyget Fx. framgår av. av papperet. varje blad.

Revisionsrapport 7/2010. Åstorps kommun. Granskning av intern kontroll

Krav på en projektledare.

Lust och risk. ett spel om sexuell hälsa och riskbeteenden

(x y) 2 e x2 y 2 da, D. där D är den triangelskiva som har sina hörn i punkterna (0, 0), (0, 2) och (2, 0). dx + y 3 e y dy,

5~ Atomer, joner och kemiska reaktioner

Revisionsrapport Hylte kommun. Granskning av samhällsbyggnadsnämndens och tillsynsnämndens styrning och ledning. Iréne Dahl, Ernst & Young

OLYCKSUNDERSÖKNING. Teglad enplans villa med krypvind Startutrymme: Torrdestillation av takkonstruktion Insatsrapport nr:

TENTAMEN I MATEMATIK MED MATEMATISK STATISTIK HF1004 TEN

i) exakt en lösning ii) oändligt många lösningar iii) ingen lösning.

spänner upp ett underrum U till R 4. Bestäm alla par av tal (r, s) för vilka vektorn (r 3, 1 r, 3, 22 3r + s) tillhör U. Bestäm även en bas i U.

Förra gången: fördelningar Omfattande system med många partiklar kan praktiskt bara beskrivas i statistiska termer.

Bengt Sebring September 2000 Sida: 1 Ordförande GRANSKNINGSRAPPORT 2/2000

Tentamen: Baskurs B i Fysik, del1, 4p kl

Räkneövningar populationsstruktur, inavel, effektiv populationsstorlek, pedigree-analys - med svar

Robin Ekman och Axel Torshage. Hjälpmedel: Miniräknare

GRAFISK PROFILMANUAL SUNDSVALL NORRLANDS HUVUDSTAD

4.1 Förskjutning Töjning

arctan x tan x cot x dx dz dx arcsin x x 1 ln x 1 log DERIVERINGSREGLER och några geometriska tillämpningar

Laboration 1 Svartkroppsstrålning Wiens lag

ANALYS AV DITT BETEENDE - DIREKTIV

TRAFIKUTREDNING SILBODALSKOLAN. Tillhör detaljplan för Silbodalskolan Årjängs kommun. Upprättad av WSP Samhällsbyggnad,

Ett sekel av samarbete

Delårsrapport

energibyggare EnergiTing Sydost Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of the European Union

Uppgift 1. (4p) (Student som är godkänd på KS1 hoppar över uppgift 1.) b) Bestäm volymen av parallellepipeden som spänns upp av vektorerna

Bilaga 1 Kravspecifikation

Revisionsrapport Hylte kommun. Granskning av upphandlingar

Vid tentamen måste varje student legitimera sig (fotolegitimation). Om så inte sker kommer skrivningen inte att rättas.

KONTINUERLIGA STOKASTISKA VARIABLER ( Allmänt om kontinuerliga s.v.)

Lösningsförslag: Tentamen i Modern Fysik, 5A1246,

Lektionsuppgifter i regressionsanalys

Prov (b) Hur stor är kraften som verkar på en elektron mellan plattorna? [1/0/0]

Utmaningar för vuxenutbildningen ur ett forskningsperspektiv

lim lim Bestäm A så att g(x) blir kontinuerlig i punkten 2.

re (potensform eller exponentialform)

Svenska jordbrukets klimatpåverkan

Uppskatta ordersärkostnader för inköpsartiklar

Tentamen i Matematik 1 HF1901 (6H2901) 8 juni 2009 Tid:

Enkätsvar Sommarpraktik - Grundskola 2016

Våra värderingar visar vilka vi är resultat från omröstningen

BAKÅTVÄND ELLER FRAMÅTVÄND BILBARNSTOL FÖR DEM MELLAN ETT OCH FEM ÅR - en kategoridataanalys med logistisk regression

Del 1 Teoridel utan hjälpmedel

Programutvärdering av psykologprogrammen VT15

Transkript:

Umå Univrsitt 2007-12-06 Institutionn för fysik Danil Eriksson/Lif Hassmyr Bstämning av /m 1

Syft Laborationns syft är att g ökad förståls för hur laddad partiklars rörls påvrkas av yttr lktromagntiska fält och hur kunskapr om dtta kan användas för att få information om fundamntala gnskapr hos partiklarna Skundärt syftar laborationn ävn till att g n viss vana vid att använda lktrisk laborationsutrustning. Mål md laborationn - Att studra hur lktronr som rör sig i tt magntfält böjs av och trädr in i n cirkulär bana. - Att bstämma lktronns spcifika laddning ε =. m Innhållsförtckning Inldning 2 Tori 2 Utrustning - tkniska data 5 Exprimntutförand 5 Inldning Josph J. Thomson publicrad 1897 upptäcktn av lktronn som partikl. I sina xprimnt studrad han ngativa katodstrålar, dvs urladdningn mllan två ldar md olika potntial som bfinnr sig i vakuum. Så småningom förstod han att strålarna bstod av små partiklar md n viss laddning, lktronr. Gnom att studra laddad partiklars rörls i lktromagntiska fält kan viktig information om dras gnskapr rhållas. Thomson lyckads md hjälp av tt sådant xprimnt bstämma kvotn mllan lktronns laddning och massa. Tori Elktronns massa m är svår att bstämma xprimntllt. Dt är btydligt nklar att bstämma lktronns spcifika laddning ε = (1) m från vilkn massan m kan bräknas om laddningn är känd. 2

I dt här xprimntt acclrras lktronr i n potntial U och lds in i tt homognt magntfält md fältstyrka B riktat vinklrätt mot lktronrnas hastight. Elktronrna tvingas sålds in i n cirkulär bana av Lorntzkraftn vrkand som cntriptalkraft. Situationn bskrivs i Fig.1. Fig.1 Avböjning av lktronr i tt magntfält B till n cirkulär bana md radin r som rsultat av Lorntzkraftn F. Stg 1: Härld tt tortiskt uttryck för förhållandt mllan lktronns laddning och massa som funktion av dn acclrrand potntialn U, magntfältts fältstyrka B och dn cirkulära banans radi r. Fyll i d avsiktligt utlämnad luckorna i åtrstodn av torikapitlt. Anta att lktronrna rör sig md konstant fart v. Storlkn av Lorntzkraftn som vrkar vinklrätt mot båd hastightn och magntfältt är F = (2) För cirklrörls gällr att cntriptalkraftn är F cp = (3) I xprimntt acclrras lktronrna i tt vakuumrör av potntialn U. Gnom att använda nrgikonsrvring kan lktronrnas slutliga hastight bstämmas. v = (4) Gnom att kombinra (2), (3) och (4) kan lktronns spcifika laddning uttryckas som ε = (5) Vakuumrört innhållr argonatomr vid lågt tryck som gnom kollisionr md lktronr avgr ljus i dt synliga våglängdsintrvallt. Dtta gör lktronrnas bana indirkt synlig och cirklbanans radi kan sålds mätas md n linjal. Dirkt mätning av magntfält md till xmpl n gaussmtr är förknippat md dålig noggrannht. Därför är dt av intrss att hitta någon nkl mtod att mäta magntfältt indirkt. 3

Stg 2: Bstäm fältstyrkan för magntfältt som gnrras av två idntiska Hlmholtzspolar placrad som i Fig.2 som funktion av strömmn gnom spolarna. Fig.2 Två paralllla Hlmholtzspolar på avståndt 2a Anta att Hlmholtzspolarna har radi R, ström I, antal varv n (pr spol) och är sparrad md tt avstånd som är lika md dras radir (a=r/2). Biot-Savarts lag gr magntfältt i punktn a=r/2 på z-axln. R Bz= ( ) = (6) 2 Nära z-axln i plant z=a, vilkt är rgionn där lktronstråln bfinnr sig, är magntfältt i dt närmast homognt. Gnom att sätta in (6) i (5) fås dt önskad uttryckt för lktronns spcifika laddning. m = (7) Från (6) framgår att magntfältt på z-axln är proportionllt mot strömmn gnom Hlmholtzspolarna. Proportionalittskonstantn kan bräknas från spolarnas radi R=200mm och antalt varv n=154 pr spol 4

Utrustning - tkniska data 3 1 2 Fig.3 Utrustning som används för kvantitativ undrsökning av lktronstrålar i lktriska och magntiska fält, mn ävn för bstämning av lktronns spcifika laddning /m och hastight. 1. Vakuumrör Diamtr: : ~ 170 mm Gasfyllning: argon, gastryck: ~0,1 Pa Katod, upphttning: 6.3 V AC, Anod, spänning U A : max +300 V DC 2. Stativ för fixring av vakuumrört och Hlmholzspolarna. 3. Par av Hlmholtzspolar Antal varv n: 154 pr spol Maximalt tillåtn ström I S : 5 A Rsistans : 2,1 Ω pr spol Radi: 200 mm Avstånd mllan spolarna: 200 mm För att undvika att jordmagntfältt ska påvrka rsultatn bör utrustningn ställas så att magntfältt från Hlmholtzspolarna är vinklrätt mot jordmagntfältt ( dvs. Hlmholtzfältt ska vara riktat i öst-västlig riktning. ) 5

Exprimntutförand Exprimntuppställningn för bstämning av lktronns spcifika laddning visas i Fig.3 och d lktriska kopplingarna i Fig.4 och 5. -50 d b c +250 a a Fig.4 Kopplingsplatta ( I ändn på vakuumrört ) a. Anod b. Katod c. Katodupphttning d. Gallr Fig.5 Kopplingsschma för Hlmholtzspolar. - Koppla spänningsaggrgatt ( PHYWE DC-Constantr) nligt kopplingsschma Fig.4. Slå på spänningsaggrgatt. Vänta i 2-3 minutr så att uppvärmningn av katodn stabilisrats. - Ställ in gallrspänning till 30-50 V (så att man rhållr n väl kollimrad lktronstrål). Ställ in dn totala acclrationsspänningn så att dn blir 100 V och öka sdan acclrationsspänningn i stg om 20 V upp till 300 V. - Ställ in strömmn gnom Hlmholtzspolarna så att lktronstråln böjs av till n slutn, cirkulär bana. 6

- Om lktronrna rör sig längs n spiral iställt för n slutn bana så är magntfältt int riktigt vinklrätt mot lktronrnas hastight. Diskutra justringsprocdurn md din handldar. Notra att utrustningn kan bhöva justras när acclrationsspänningn ändras. - Ställ in strömmn gnom Hlmholtzspolarna så att lktronstrålns bana träffar dn fluorscrand pinnn vid radin r=4,0 cm rspktiv r=5,0 cm.. - Notra acclrationsspänningn och strömmn gnom spolarna. r=4,0 cm r=5,0 cm U A /V I S /m I S /m 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Fig.6 Tabll md mätdata. Utvärdra dina rsultat. LYCKA TILL! 7