fizik

Deneyin Amacı:  Bir mağnetik alan ve bu alan içinde hareket eden elektron demeti arasındaki etkileşmeden yararlanarak elektron yükünü tayin etmektir.

Elektrik Alan ile Mağnetik Alan Arasındaki Farklar:

1-                          Elektrik kuvveti her zaman elektrik alana paralel, buna karşılık mağnetik kuvvet mağnetik alana diktir.

2-                          Elektrik kuvveti yüklü parçacığın hızından bağımsızdır. Halbuki mağnetik kuvvet yalnızca yüklü parçacık hareket halinde ise ona etki eder.

3-                          Elektrik kuvveti yüklü bir parçacığın konumunu değiştirmekle iş yapar. Buna karşın mağnetik kuvvet parçacık yer değiştirdiğinde iş yapmaz.

Teorik Bilgiler:

Kütlesi m, yükü e olan bir elektron   hızına sahip olsun. Bu elektron Mağnetik alanı içerisine girerse, yük ile alan arasındaki etkileşmeden bir Mağnetik kuvvet doğar. Bu kuvvet Lorentz kuvveti olarak adlandırılır ve

                                     = e(x)

ifadesine sahiptir. , ile�nin oluşturduğu düzleme diktir. Genel olarak �nin büyüklüğü                                                                              F=II=evHcosq

olur. Buradaki q açısı, ile arasındaki açıdır. q = 0 için II=0 olur. q = 90 için

                                     F=II=evH

olarak elde edilir. Bu durumda daima �ye diktir.  kuvveti  hızına dik olduğundan elektron dairesel bir yörünge izler.

Newton�un II. Hareket kanununa göre, m kütleli elektrona etkiyen  kuvveti

                                     =m

bağıntısıyla verilir. , elektronun dairesel hareket yapmasına yol açan bir merkezcil kuvvet, ise merkezcil ivmesidir. Bu  kuvveti;

                                                     =m

büyüklüğüne sahip olur. Burada elektronun çizgisel hızı, m elektronun kütlesi ve r dairesel yörüngenin yarı çapıdır.

                                                           evH= m

                                                           e =  

bağıntısı elde edilir. Elektronun  hızı, onun bir elektrik alan yardımıyla hızlandırılmasıyla elde edilir. Yüklü parçacığın kazandığı kinetik enerji nedeniyle elektronun hızı

                                                           Ek= eV = mv2

                                                                              v =  olur.

Son olarak;                                      

sonucu elde edilir. Burada  Mağnetik alanı düzgün bir Mağnetik alandır. Bu deneyde H, Helmtz bobinleri ile elde edilecektir. Bobinler birbirlerine paralel durur ve yarıçapları eşittir. Büyük yarıçaplı bobinler kullanılırsa, yörünge boyunca Mağnetik alan eksen ortasındaki Mağnetik alana eşit olabileceğinden bu noktadaki H alanı

                                                           H= olur.

Burada N sarım sayısı, I akım şiddeti ve a bobinlerin yarıçapıdır.

DENEYİN YAPILIŞI   

Deneyimiz karanlık odada yapılmalıdır. Aletleri ayarlamak ve ölçü aletlerini okumak için uygun bir ışık kaynağı kullandık örneğin bir masa lambası. Sırası ile şu işlemler yapılır.

1-                 Güç kaynağını çalıştırıp, V anot gerilimini 300 V�a ayarlandı. Katot ışığında dar bir demet oluşması için ayarlama yapıldı. Helmtz bobinlerine akım vermek için güç kaynağını çalıştırıp akım seçtik. Bu işlemlerden sonra elektron demeti tüp içerisinde dairesel bir yörünge oluşturduğunu gözlemledik. Ve sırasıyla tabloda verilen değerleri aldık.

300 V için;

H1=            N= 130          a= 15,5 cm=15,5.10-2 m     I=1,6              r=4.10-2 m

                        H1=1,3110-3 Tesla

                        H12= 1,71.10-6 Tesla 2

                            =  == 2,18.1013 coulobm/kg

            290 V için;

                        H2=1,047.10-3 tesla

                        H22=1,097.10-6 tesla2

                        = 3,30.1011  coulobm/kg

            280 V  için;

                        H3=1,040.10-3 tesla

                        H2=1,081.10-6 tesla2

                        = 3,23.1011  coulobm/k

            270 V için;

                        H4=1,025.10-3 tesla

                        H42=1,050.10-6 tesla2

                        = 3,21.1011  coulobm/kg

            260 V için;

                        H5=1,025.10-3 tesla

                        H52=1,050.10-6 tesla2

                        = 3,095.1011  coulobm/kg

            250 V için;

                        H6=9,195.10-4 tesla

                        H62=8,455.10-7 tesla2

                        = 3,69.1011  coulobm/kg

            240 V için;

                        H7=9,119.10-4 tesla

                        H72=8,317.10-7 tesla2

                        = 3,60.1011  coulobm/kg

            230 V  için;

                        H8=9,044.10-4 tesla

                        H82=8,180.10-7 tesla2

                        = 3,51.1011  coulobm/kg

            220 V için;

                        H9=8,969.10-4 tesla

                        H92=8,044.10-7 tesla2

                        = 3,41.1011  coulobm/kg

            210 V için;

                        H10=8,893.10-4 tesla

                        H102=7,909.10-7 tesla2

                        = 3,31.1011  coulobm/kg

            200 V için;

                        H11=9,044.10-4 tesla

                        H112=8,180.10-7 tesla2

                        = 3,05.1011  coulobm/kg

            Sonuçlarını deneysel olarak elde ederiz