[일반물리실험] 전하의 비전하 측정 실험
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- 목차
-
□ 실험 목적
□ 이론적 배경
◦ 하전입자가 자기력장 내부에서 받는 힘
□ 결과
[1] 실험값
[2] 결과 분석
[3] 오차 논의 및 검토
[4] 결론
∙ 느낀점
- 본문내용
-
□ 실험 목적
◦ 균일한 자기장 내에 수직하게 입사한 전자가 받는 자기력에 의해 이 전자가 등속원운동 하는 것을 이해하고, 이 운동의 해석으로부터 전자의 전하량 대 질량의 비인 비전하를 측정한다.
□ 이론적 배경
◦ 하전입자가 자기력장 내부에서 받는 힘
하전입자는, 자기장 내에서 움직일 때만 힘을 받는다. 이 때 받는 힘은, 전하량, 속력, 자기장과의 사이각 및 자기장의 세기와 비례관계에 있다. 이를 하나의 식으로 표현하면, F = q * v * B * sin(사이각) 이 된다. 이를 통해, 전자가 원운동을 할 때 받는 힘 evB = mv^2/r의 식을 이끌어낼 수 있다. 또한, 이 식으로부터 전자의 비전하(e/m)을 구하는 식, e/m = v/Br을 구할 수 있다.
□ 결과
[1] 실험값
*코일의 감은 수 N = 130회
*코일의 반경 R = 14.75 cm
(1) 실험 1 : K - P 단자의 전압, V = 150 (V)
회
r
(cm)
I
(A)
B
(T)
(e/m)실험
(10^11 C/kg)
오차율
(%)
1
10.5
0.75
0.00059
3.08
-75.11
2
9
0.9
0.00071
2.91
-65.45
3
8
1
0.00079
2.98
-69.43
4
7
1.12
0.00089
3.1
-76.25
5
5.5
1.5
0.00119
2.81
-59.76
평균
2.976
-69.20
(2) 실험 2 : K - P 단자의 전압, V = 220 (V)
회
r
(cm)
I
(A)
B
(T)
(e/m)실험
(10^11 C/kg)
오차율
(%)
1
10
1
0.00079
2.80
-59.19
2
9
1.2
0.00095
2.40
-36.45
3
8
1.3
0.00103
2.59
-47.25
4
7
1.5
0.00119
2.54
-44.41
5
6
1.8
0.00143
2.40
-36.45
평균
2.546
-44.75
[2] 결과 분석
◦ (e/m)실험 값에서, R 값과 N 값 및 정해져 있는 변수들을 제외하면, 값을 도출하는 변수는 V, I, r 값이다. 하지만 본 실험과정에서 V값을 각각의 실험과정에 대하여 고정시키기 때문에(150, 220), 실제 변인은 정하는 I 값에 따른 r값의 변화뿐이다. 이에 따르면, I값과 r값이 반비례하여야 하며, 본 실험을 통해 이를 확인할 수 있었다.
[3] 오차 논의 및 검토
∙ 여타 실험보다도 특히 큰 오차율을 보이는 실험이었다. 그 이유 중 가장 주요하다고 여겨지는 것이, r값을 측정할 때 오차율이 적은 실험기구가 아닌, 육안이 사용되었다는 점이다. 무엇보다도, 실험기구로부터 정면을 유지하기도 힘들고 원근감에 따라 미세한 수치를 요구하는 실험에서 r값에 큰 오차가 발생함으로서 오차율이
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