E le t t r o l o gia / T u bi a fas c i o ele t t r o ni c o
UE3070700
Tubo a fascio filiforme
UE3070700
B A SI GE NE R A L I
Nel tubo a fascio filiforme, gli elettroni si spostano in un campo magnetico omogeneo su una traiettoria circolare. I tubi contengono gas neon
a pressione precisamente regolata e gli atomi di gas vengono ionizzati
lungo la traiettoria circolare tramite gli urti degli elettroni ed eccitati
con emissione di luminescenza. In questo modo, la traiettoria circolare
degli elettrodi risulta indirettamente visibile e il suo raggio può essere
misurato direttamente con una scala. Poiché la tensione di accelerazione U del cannone elettronico e il campo magnetico B sono noti, dal
raggio della traiettoria circolare è possibile calcolare la carica specifica
e/m dell’elettrone:
r
v
Su un elettrone che si sposta perpendicolarmente rispetto ad un campo
magnetico omogeneo B alla velocità v, ortogonalmente rispetto alla velocità
e al campo magnetico agisce la forza di Lorentz
(1)
F
B
F = e ⋅v ⋅B
e: Carica fondamentale
che agisce sull’elettrone come forza centripeta
(2)
FUN Z IONI
su una traiettoria circolare con il raggio r. Pertanto, è vale
S COP O
Determinazione della carica specifica dell’elettrone
• Dimostrazione della deviazione degli
elettroni in un campo magnetico
omogeneo su una traiettoria circolare
chiusa.
• Determinazione della corrente delle
bobine di Helmholtz IH a seconda
della tensione di accelerazione U del
cannone elettronico a raggio della traiettoria circolare r costante.
Fig. 1 Deviazione degli elettroni alla velocità v in un campo magnetico B
attraverso la forza di Lorentz F su una guida circolare chiusa con il raggio r
m⋅v2
r
m: Massa elettronica
F=
(3)
e ⋅B =
m⋅v
r
La velocità v dipende dalla tensione di accelerazione U del cannone elettronico:
RI A S S UN TO
Nel tubo a fascio filiforme, la traiettoria circolare degli elettroni in un campo magnetico omogeneo
è visibile come traccia su oscilloscopio limitata in modo preciso. Pertanto, il raggio della traiettoria
circolare può essere misurato direttamente con una scala. Dal raggio della traiettoria r, dal campo
magnetico B e dalla tensione di accelerazione U del cannone elettronico è possibile calcolare la carica
specifica e/m dell’elettrone.
(4)
v = 2⋅
e
⋅U
m
Per la carica specifica dell’elettrone vale quindi:
(5)
e
2⋅ U
=
m (r ⋅ B ) 2
appare c chi ne cessari
Apparecchio
Cat. no
1
Tubo a fascio elettronico su base di collegamento
1000904
1
Bobine di Helmholtz da 300 mm
1000906
1
Alimentatore CC 0 – 500 V (230 V, 50/60 Hz)
1003308o
Alimentatore CC 0 – 500 V (115 V, 50/60 Hz)
1003307
1
Multimetro analogico AM50
1003073
1
Set di 15 cavi di sicurezza per esperimenti, 75 cm
1002843
Numero
A N A L ISI
Il campo magnetico B viene generato in una coppia di bobine di
Helmholtz ed è proporzionale alla corrente IH attraverso una singola
bobina. Il fattore di proporzionalità k può essere calcolato sulla base del
raggio della bobina R = 147,5 mm e del numero di spire N = 124 per
3
bobina:
Vs N
⎛ 4 ⎞2
con
B = k ⋅ IH
⋅
k = ⎜ ⎟ ⋅ 4 π⋅ 10 −7
Am R
⎝5⎠
Fig. 2 Tubo a fascio filiforme con traccia luminosa circolare degli elettroni nel
campo magnetico
Pertanto, tutte le grandezze di determinazione per la carica elettronica
specifica sono note.
2
3B Scientific® Experiments
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