Hieno palkkiputki

Kokeellinen luonnos hienopalkkiputkesta

Kokeellinen asennus parilla Helmholtz-keloja

Hieno palkki putki on fyysinen kokeellinen setup , jossa kiihtyi elektronit on pallo liikkua on pyöreä reitti , koska Lorentzin voima , joka on suunnattu sisälle alalla . Kun ne törmäävät kaasumolekyylien kanssa, syntyy valoa, mikä tekee elektronien kiertoreitin näkyväksi.

Kokeellinen asennus

Jotkut kaasut (esim. Vety tai argon ) täytetään tyhjennettyyn lasipulloon siten, että paine pullon sisällä on alhainen (noin 0,1–1 Pa). Tämä mitataan siten, että elektronit hidastuvat mahdollisimman vähän törmäyksillä (kineettisen energian muutos), mutta törmäysten määrä on riittävä näkyvälle hehkulle.

Männässä on elektronipistooli . Tämä koostuu lämmityspatterista, katodista ja rei'itetystä anodista. Elektrodit lähtevät katodista ja kiihtyvät kohti positiivisesti varautunutta anodia . Suurin osa elektroneista absorboituu uudelleen anodissa, mutta pieni osa elektroneista jättää pistoolin anodissa olevan reiän läpi. Ampeerimittari on myös kytketty Helmholtzin kelat määrittää kelan virta. Elektronipistooliin on kytketty volttimittari kiihdytysjännitteen säätämiseksi.

Tulos

Toinen kokeellinen kokoonpano näyttää elektronisuihkun pyöreän polun

Kun lämmitysjännite kytketään päälle, lämmityspatteri lämpenee ja siitä syntyy elektronia. Anodin ja katodin välisessä sähkökentässä sähkökenttä vaikuttaa elektroneihin kiihdyttämällä niitä suurella nopeudella, niin että jotkut elektronista lähtevät anodista elektronisäteenä pienen aukon läpi. Koska kelan virtaa ei ole kytketty päälle, palkkiin ei kohdistu voimaa ja se ylläpitää suuntaa. Mutta jos myös kelavirta kytketään päälle, Lorentzin voima, joka toimii keskiosana, ohjaa elektronit pyöreälle polulle.

Elektronin ominaisvarauksen määrittäminen

Johdanto kaavasta elektronin spesifisen varauksen määrittämiseksi hienopalkkiputkikokeilun avulla

Mitä korkeampi käämin virta on, sitä pienempi on pyöreän radan säde, kun magneettikenttä vahvistuu. Magneettikentän voimakkuus ja Lorentz-voima ovat verrannollisia toisiinsa, joten myös Lorentz-voima kasvaa. Suurempi Lorentz-voima taipuu elektronit voimakkaammin, minkä vuoksi pyöreä polku pienenee.

Lorentz-voima on aina kohtisuorassa nykyiseen liikesuuntaan nähden ja keskipakovoimana mahdollistaa pyöreän liikkeen. Se ei voi muuttaa nopeuden määrää ja siten kineettistä energiaa: ${\ displaystyle F_ {L}}$ ${\ displaystyle F_ {Z}}$

${\ displaystyle {\ begin {aligned} F_ {L} & = F_ {Z} \\ e \ cdot v \ cdot B & = m \ cdot {\ frac {v ^ {2}} {r}} \ end { tasattu}}}$

Tämä antaa tietyn elektronivarausmäärän

${\ displaystyle {\ frac {e} {m}} = {\ frac {v} {B \ cdot r}}}$

Nopeus määritetään energiansäästölain avulla

${\ displaystyle e \ cdot U = {\ frac {1} {2}} \ cdot m \ cdot v ^ {2}}$

Joten se vihdoin seuraa

${\ displaystyle {\ frac {e} {m}} = {\ frac {2 \, U} {r ^ {2} \ cdot B ^ {2}}}}$

Erityinen elektronin varaus on arvo

${\ displaystyle {\ frac {-e} {m}} \ noin -1 {,} 7588202 \ cdot 10 ^ {11} \, \ mathrm {\ frac {C} {kg}}}$

Koska sähkövaraus pääsee päässä Millikan kokeilu , tutkimus elektronien magneettikentän avulla voidaan määrittää niiden massan mukaan:

${\ displaystyle \ m = {\ frac {e \ cdot r ^ {2} \ cdot B ^ {2}} {2 \, U}} \ noin 9 {,} 1094 \ cdot 10 ^ {- 31} \, \ mathrm {kg}}$

Samanlaisia ​​käsitteitä varattujen hiukkasten punnitsemiseksi löytyy massaspektrometristä .

Se on voimassa seuraavin ehdoin:

• Magneettikenttä on homogeeninen
• Elektronien nopeus on nolla, kun ne poistuvat katodista
• ${\ displaystyle {\ vec {v}}}$ ${\ displaystyle \ perp}$ ${\ displaystyle {\ vec {B}}}$

nettilinkit

• Hieno palkki putki ( Leifi -Physik)