em측정 결과보고서

목차

Ⅰ. 실험제목

Ⅱ. 실험 날짜

Ⅲ. 실험 목적

Ⅳ.실험 이론

Ⅴ.기구 및 장치

Ⅵ. 실험 방법

Ⅶ. 실험 결과 및 데이터

Ⅷ.결과 및 고찰

본문내용

경우에는 0V로 낮춘 후 전원을 끈다.
(3) 헬름홀츠 코일 양 끝에 직류전원(12V DC)연결 : 가변저항을 조정하여, 코일에 직접 공급되는 전압을 서서히 증가시켜서 자기장(B)를 증가시킨다. 가변저항을 중간 이하의 위치에 둔다. 전류 값은 1.2Amp 근방으로 제한한다.
(4) 비전하관 내에서 전자 궤적이 원이 되게 한다 : 음극-양극 사이 직류전압(100V～200VDC)와 헬름홀츠 코일의 직류전류 (1~2 Amp DC)의 두 양을 제한된 범위 내에서 조절하여 원 궤도가 선명하게 보이게 한다.
(5) 하나의 원 궤도에 대하여 음극-양극 사이의 전압 V, 전자의 원궤도 반경 r, 헬름홀츠 코일에 흐르는 전류 I, 헬름홀츠 코일의 반경 a, 코일의 감긴 횟수 N을 이용하여 비전하를 구한다.
(6) 음극-양극 사이의 전압, 코일에 흐르는 직류전류를 적당히 조절하여 각각 다른 조건에서 비전하의 값을 10회 이상 측정하도록 한다.
◈ 측정을 끝내고 전원을 끊는 순서 ◈
(1) 음극-양극 간의 직류고압을 0V로 낮춘 후 전원을 끈다.
(2) 필라멘트의 직류전원을 0V로 낮춘 후 전원을 끈다.
(3) 헬름홀츠 코일의 전원을 끈다.
Ⅶ. 실험 결과 및 데이터
1. 실험 데이터
음극양극간의 전압(V)
반경(r: cm)
전류(A)
1
260
6.5(3.25)
1.2
2
320
6(3)
1.6
7(3.5)
1.4
8(4)
1.2
3
330
9(4.5)
1.4
4
440
7(3.5)
1.8
8(4)
1.6
11(5.5)
1.33
5
540
9(4.5)
1.75
10(5)
1.5
◈ 권 선 수(N):160
이론값
전압
e/m 값
1
260V
3.23X1011
2
320V
2.63X1011
2.63X1011
2.52X1011
3
330V
1.57X1011
4
440V
2.09X1011
2.03X1011
1.56X1011
5
540V
1.81X1011
1.63X1011
평균값
2.17X1011
2. 실험 사진
Ⅷ.결과 및 고찰
1. 이 실험에서 자기장은 Helmholtz Coil의 두 개의 평행 전류 고리로부터 얻어지는데 이 한 쌍의 코일은 수직으로 세워져 있어서 자기장을 형성한다. 두 코일간의 간격이 코일의 반경과 일치하면 그 중간점 근처에서는 거의 균일한 축 방향 자기장이 형성된다. 이는 중심점에서 약간의 변위가 생길 경우 한쪽 코일에 의한 자기장의 증가 혹은 감소를 다른 쪽 코일이 감소 혹은 증가시켜 줌으로써 상쇄시켜 주기 때문이다. 진공관의 내부의 가열된 필라멘트 음극에 의하여 방출된 전자는 양극에 가해 준 전위차에 의해 계속 가속 되고 전자의 초기 운동에너지를 가진다. 양극에 있는 작은 구멍을 통하여 전자가 자기장이 있는 곳으로 들어가면 전자는 속도와 자기장에 수직한 방향으로 힘을 받아 원운동을 한다. 이때 전류와 전압을 측정함으로서 e, m을 각각 측정하였다.
1) 이론값
2) 측정에서 얻어진 값
위에 보듯이 e/m값은 평균값으로 계산한 결과에서 오차(1.1)를 보였다. 그러나 각각의 값에서 살펴보면. 음극 양극간의 전압이 330V일때(R=4.5, A=1.4) 가장 근접한 값을 얻을 수 있었다.(1.57X1011 )
2. 자기장과 전기장을 결합시켜 그 안에서의 전자가 편향되는 것을 관측하여 전자의 전하와 질량의 비를 측정하여 기본입자로 전자가 발견될 수 있는 것을 확인하였다. 또한 이 실험에서 전기장은 입자를 위쪽으로 자기장은 아래쪽으로 편향시킨다는 사실을 알 수 있었다.
3. 음극과 양극간의 전압이 커질수록 반경자체는 점차적으로 증가함을 볼 수 있었으며 반경이 커질수록 전류 값은 그만큼 작아지는 것을 볼 수가 있었다. 또한 전압이 커질수록 e/m값은 전체적으로 줄어드는 경향을 확인 할 수 있었다.
4. 본 실험에서 어려운 점이 있었다면 필라멘트의 전압을 고정해 주는 상태에서 점진적으로 음극과 양극간의 전압을 걸어주었을 때 처음에 아무런 이동도 없는 상태에서90V의 전압만 관측될 수 있었다. 하지만 전체적으로 문제점을 분석하였을 때에는 전압 자체를 올리는데 성공 할 수 있었다.
5. 권선수와의 관계를 알아보기 위해 권선수를150 으로 측정하였을 때에는 전체적인 평균값이. 로 측정되어 기존의 권선수(160)보다는 오차범위가 더욱 현저하게 나타나서 궈선수 자체를 160으로 잡아 주기로 하여 측정하였다. 즉 권선수가 줄어들면 e/m값은 증가 하게 되어 이론값에 미치지 못하는 결과를 보여주고 있다.
6. 필라멘트와 가속전압을 같이 걸어주면 전압이 올라가는 것을 알 수 있었다.

키워드

Helmholtz Coil,   로렌츠의 힘,   헬름홀츠 코일,   전자,   비전하