Визначення заряду електрона

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ВИЗНАЧЕННЯ ЗАРЯДУ ЕЛЕКТРОНА

Обладнання, необхідні вимірювання, засоби вимірювань

Схема вимірювальної установки показана на малюнку 205. Для виконання експерименту можна використати водний розчин сульфату міді (CuSO4), а як електроди -- мідні пластини.

Заряд електрона можна визначити за формулою

яку виведено із закону Фарадея для електролізу. Тут m -- маса речовини, що виділилася на електроді, М -- молярна маса речовини, п -- валентність цієї речовини, NA -- стала Авогадро, l -- сила струму, що пройшов через розчин електроліту, t -- час проходження струму. Щоб визначити масу міді, яка виділилася на катоді, його зважують до і після виконання досліду (відповідно т1 та т2). Тому т = т2 -- т1 і формула для визначення заряду електрона матиме остаточний вигляд:

Для вимірювання сили струму використовують шкільний амперметр (шкала 0-2А; клас точності 2,5), Час вимірюють годинником (електронним чи з секундною стрілкою). Реостат у колі потрібний для регулювання сили струму. Максимальні відносну і абсолютну похибки вимірювання заряду електрона визначають за формулами:

Підготовка до виконання роботи

1. Підготувати бланк звіту зі схемою електричного кола і таблицею для записування результатів вимірювань і обчислень.

2. Зважити катод, заздалегідь зробивши на його верхній частині риску, щоб надалі не переплутати його з анодом. Укріпити електроди в тримачі і, не вставляючи електроди в банку з розчином, скласти електричне коло згідно з малюнком 205. Перевірити надійність електричних контактів, правильність приєднання електродів до джерела струму, правильність приєднання амперметра.

Виконання експерименту, обробка результатів вимірювань

1. Опустити електроди у банку з розчином, замкнути ключ, установити за допомогою реостата силу струму в колі не більше 1А. Процес електролізу має тривати 20 хв, при цьому силу струму в колі слід підтримувати незмінну (за допомогою реостата).

Після завершення досліду ключ розімкнути, вийняти і висушити над електроплиткою мідний катод, зважити його.

2. Обчислити епр, максимальні абсолютні і відносні похибки вимірювання сили струму і часу; визначити абсолютну похибку вимірювання маси; обчислити максимальні похибки (відносну й абсолютну) вимірювання величини заряду електрона.

3. Записати результат вимірювання заряду електрона:

Порівняти добуте значення заряду електрона з табличним.

Контрольне запитання

Чи можна, використовуючи застосований метод вимірювання заряду електрона, підвищити точність результату? Як?

2. ВИВЧЕННЯ ЯВИЩА ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ ІНДУКЦІЇ

Обладнання: міліамперметр, джерело живлення, котушки з осердям, дугоподібний магніт, вимикач кнопковий, з'єднувальні проводи, магнітна стрілка (компас), реостат. амперметр струм електрон індукція

Підготовка до проведення роботи

1. Вставити в одну з котушок залізне осердя, закріпивши його гайкою. Через міліамперметр, реостат і вимикач приєднати цю котушку до джерела живлення. Вимикачем увімкнути струм і за допомогою магнітної стрілки (компаса) визначити магнітні полюси котушки із струмом. Зафіксувати, в який бік відхиляється при цьому стрілка міліамперметра. У процесі виконання роботи магнітні полюси котушки з струмом можна визначати за напрямом відхилення стрілки міліамперметра.

2. Від'єднати від кола реостат і вимикач, замкнути міліамперметр на котушку, зберігаючи порядок з'єднання їх клем.

Постановка експерименту

1. Приставити осердя до одного з полюсів дугоподібного магніту і вставити в котушку, спостерігаючи одночасно за стрілкою міліамперметра.

2. Повторити спостереження, виймаючи осердя з котушки, а також змінюючи полюси магніту.

3. Накреслити схему досліду і перевірити правило Ленца для кожного випадку.

4. Розмістити другу котушку поряд з першою так, щоб їх осі збігалися.

5. Вставити в обидві котушки залізні осердя і через вимикач приєднати котушку до джерела струму.

6. Замикаючи і розмикаючи вимикач, спостерігати відхилення стрілки міліамперметра.

7. Накреслити схему досліду і перевірити, як виконується правило Ленца.

3. ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКА ЗАЛОМЛЕННЯ СКЛА

Обладнання, необхідні вимірювання, засоби вимірювання

Під час роботи вимірюють показник заломлення скляної пластинки, що має форму трапеції. На одну з паралельних граней пластинки похило до неї спрямовують вузький світловий пучок. Проходячи крізь пластинку, цей пучок світла зазнає дворазового заломлення. Джерело світла -- електрична лампочка, приєднана до відповідного джерела струму через вимикач. Світловий пучок створюють за допомогою металевого екрана з щілиною. При цьому ширина пучка може змінюватися від зміни відстані між екраном і лампочкою.

Показник заломлення скла відносно повітря визначається за формулою

- кут падіння пучка світла на грань пластинки з повітря у скло, - кут заломлення світлового пучка в склі.

Відношення, що в правій частині формули, знаходять так. Перед тим, як напрямити на пластинку світловий пучок, її розміщують на столі на аркуші міліметрового паперу (або паперу в клітинку) так, щоб одна з її паралельних граней збіглася із завчасно відміченою лінією на папері. Ця лінія позначатиме межу поділу повітря -- скло. Тонко заструганим олівцем проводять лінію вздовж другої паралельної грані. Ця лінія зображає межу поділу скло -- повітря. Після цього, не зміщуючи пластинки, на її першу паралельну грань під будь-яким кутом напрямляють вузький світловий пучок. Уздовж падаючого на пластинку світлового пучка і того, що вийшов з неї, тонко заструганим олівцем ставлять точки 1, 2, 3 і 4 (мал. 192). Після цього лампочку вимикають, пластинку знімають і під лінійку креслять вхідний, вихідний і заломлений промені (мал.193). Через точку В межі поділу середовищ повітря -- скло проводять перпендикуляр до межі, відмічають кути падіння і заломлення . Далі за допомогою циркуля креслять коло з центром у точці В і будують прямокутні трикутники ABE і CBD.

Оскільки , і АВ=ВС - то формула для визначення показника заломлення скла матиме вигляд:

Довжину відрізків АЕ і DC вимірюють на міліметровому папері або лінійкою. При цьому в обох випадках інструментальну похибку можна брати такою, що дорівнює 1 мм. Похибку відліку також можна брати 1 мм, що врахує неточність розміщення лінійки відносно краю світлового пучка.

Максимальну відносну похибку є визначення показника заломлення знаходять за формулою:

Максимальна абсолютна похибка визначається формулою:

Тут пH -- наближене значення показника заломлення, що визначається формулою (1).

Остаточний результат визначення показника заломлення записують так:

Підготовка до проведення роботи

1. Підготувати бланк звіту з таблицею для записування результатів вимірювань і обчислень.

2. Через вимикач приєднати до джерела струму лампочку. За допомогою екрана із щілиною утворити тонкий світловий пучок.

Постановка експерименту, обробка результатів вимірювань

1. Визначити показник заломлення скла відносно повітря при будь-якому куті падіння. Результат записати з урахуванням обчислених похибок.

2. Повторити те саме при іншому куті падіння.

3. Порівняти результати, знайдені за формулами:

4. Зробити висновок про залежність показника заломлення від кута падіння. (Метод порівняння результатів вимірювань викладено у вступі до лабораторних робіт у підручнику з фізики для 10-го класу.)

Щоб визначити показник заломлення скла, досить виміряти транспортиром кути і й обчислити відношення синусів цих кутів. Який із методів визначення показника заломлення має переваги: цей чи той, який використано в роботі?

Размещено на Allbest.ru