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[자연과학][일반물리학實驗(실험)] e,m 측정(測定) 實驗(실험)

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작성일 22-03-13 02:29

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3. 관련 이론(理論)

A. 자기장에 의한 전자빔의 휘어짐(편향)
자기장 B안에 v의 속도를 가진 전하량 q를 가진 질량 m의 입자가 들어오게 되면 이 입자는 로렌츠 힘 를 받게 된다

(1)

균일한 자기장 안에 있을 경우 입자들은 와 에 수직으로 힘을 받는다. 뉴턴 제2법칙을 통해

(2)

이 성립한다. 따라서 e/m은

(9)

여기서 , 는 축전판에 인가된 전압, d는 축전판 사이 거리이다. 전위차 에 의해 퍼텐셜에너지 가 되어 운동에너지로 전환한다.

C. 전기력과 자기력의 상쇄
전자빔이 직선으로 진행할시 상쇄되어

(10)

(11)

전자빔이 자기력에 의해 상쇄되었을 때 전자의 e/m는

(12)
(13)

4. 실험 방법…(투비컨티뉴드 )
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[일반물리학실험] e,m 측정(measurement)실험
1. 실험 title : e/m 측정(measurement)실험

2. 실험 목적 : 균일한 자기장 속에서 전자의 운동을 관측하여 자기장 안에서 하전입자의 운동을 이해하고 자연계의 중요한 상수 값이 하나인 전자의 전하량과 질량의 비를 측정(measurement)한다.

(3)

(2)와 (3)을 이용하면

(=전위차(V), , ) (4)

자기장내에서 전자가 반지름 r로 돌 때 변위 y는

(5)

자기장 B는

(6)
여기서 N은 감긴 횟수, R은 코일의 반지름, 는 진공에서의 투자율, I는 코일에 흐르는 전류이다. (4)와 (5)를 이용하면 r을 구할 수 있다아 따라서 e/m은

(7)

B. 전기장에 의한 전자빔의 휘어짐(편향)
축전판에 전압이 인가되고 전기장이 발생하면 그것을 통과하는 전자는 다음과 같이 수식으로 나타낼 수 있다아

(8)

E는 전기장, v는 전자의 속도, x는 축전판의 길이, y는 편향된 전자빔의 수직이동 거리이다. 만약 B와 v가 수직이면 입자는 원운동을 한다.

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