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連関資料 :: 電子の比電荷

資料:4件

  • 電子の比電荷
  • （１） 目的 　荷電粒子が磁場のかかった空間で運動すると、電磁作用の結果、粒子は磁場から力を受ける。この力は粒子の運動方向、磁束密度の方向に垂直である。そのため荷電粒子は向心力により、円運動をする。電子を使って、荷電粒子と磁場の相互作用を観察して、軌道半径を測定して電子の比電荷 を求める。 （２） 理論 　一様な真空磁場内へ、磁場の方向に垂直に速度 で投出された電子は一定半径の円運動を行う。このとき と磁束密度 、及び円の半径の間には、一般に電荷 の荷電粒子が一様な磁束密度 の磁場内で速度 で運動すると磁場から力 （ローレンツ力）を受ける。 ・・・・? 　は速度 、及び の方向に垂直でその大きさは 　　　　　 　但し　 、 は と のなす角である。 　磁場内に と垂直に電子が投出されると電子は に垂直な平面で運動し、その接線成分は加速されない。また磁場の方向の運動は変化がないから考えないとする。運動方程式を接線方向と法線方向とでρを軌道の曲率半径として書くと、 接線方向 　法線方向 　 ・・・・? 　　　　?式より ・・・・? 　　　　?式を変形すると、　　　　　　　　　　　　　　 ・・・・? 　電子銃の陰極に対する陽極の電位差を とすると電子銃から投出される電子の運動エネルギーは ・・・・? 　 　よって?，?式より ・・・・? 　ここで磁束密度はこのままでは求まらない。したがってヘルムホルツコイルを使って求める。ヘルムホルツコイルとは一様は磁場を２つのコイルによって作る装置で２つの同じコイル（半径Ｒ、巻数ｎ）を同じ中心軸上にＲだけ離して平行においたものである。
  • レポート 理工学 電子 電荷 実験
  • 550 販売中 2006/01/19
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  • 電子の比電荷 e/m [C/kg]
  • (a)目的 荷電粒子が磁場のかかった空間で運動すると、磁界の向きと運動方向に垂直な方向に力（ローレンツ力）を受ける。 そのため磁界が一様で、荷電粒子の運動方向が磁界の向きに垂直である場合には、荷電子は円運動をする。 この円運動の半径は粒子の電荷に反比例し、運動量に比例する。 この実験では、Helmholtz（ヘルムホルツ）のコイルによって一様な磁界をつくり、電流と加速電圧をかえながら、 それぞれの値での電子の軌道半径を測定して電子の比電荷 e/mを求める。 (b)理論 ヘリウムなどのガスを減圧して封入した放電管内では、陰極線はけい光を発し目視観察できる。 これを磁界中に置くと陰極線、すなわち電子流の軌道が曲げられることから電子の比電荷を実験的に求めることができる。磁束密度Ｂの一様な磁界中に電荷ｅが速度ｖで磁界に直角な方向で進入すると、電荷はその瞬間の運動方向と磁界の方きの両者に直角な方向の力Ｆ（ローレンツ力）を受け円運動をする。 　F＝evB ・・・・・?となる。 この力F（向心力）は円の中心に向く（図1）から、電子の質量をm、円の半径をrとすると、遠心力と大きさは等しく、方向が反対の関係でつり合う。 evB=mv^2/r これを整理して　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　e/m＝v/Br ・・・・・?となる。 また電子銃から出る電子の速度は、電子銃の加速電圧をVとするとeV＝1/2mV^2 ・・・・・?となる。 （2）と（3）からvを消去すると e/m＝2V/(Br)^2 ・・・・・? 電子の加速電圧V、磁束密度B、電子の軌道半径ｒを知ることができれば電子の比電荷ｅ／ｍ が求まる。
  • レポート 理工学 電子 比電荷 em 物理 実験
  • 550 販売中 2006/05/17
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