تحقیق جوزف تامسون چگونه نسبت بار به جرم الکترون رااندازه گیری کر1 ( ورد)

تحقیق جوزف تامسون چگونه نسبت بار به جرم الکترون رااندازه گیری کر1 ( ورد)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحه : 3 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

1
‏جوزف تامسون چگونه نسبت بار به جرم الکترون رااندازه گیری کرد؟
‏آزمایش تامسون ( محاسبه نسبت بار به جرم الکترون ‏)‏ 
‏در آزمایش تامسون از اثر میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی استفاده شده است. دستگاهی که در این آزمایش مورد استفاده قرار گرفته است از قسمتهای زیر تشکیل شده است:
‏الف ) اطاق یونش که در حقیقت چشمه تهیه الکترون با سرعت معین می باشد بین کاتد و آند قرار گرفته است. در این قسمت در اثر تخلیه الکتریکی درون گاز ذرات کاتدی ( الکترون ) بوجود آمده بطرف قطب مثبت حرکت می کنند و با سرعت معینی از منفذی که روی آند تعبیه شده گذشته وارد قسمت دوم می شود. اگر بار الکتریکی q‏  ‏تحت تاثیر یک میدان الکتریکی بشدت E‏ ‏ ‏قرار گیرد، نیروییکه از طرف میدان بر این بار الکتریکی وارد می شود برابر است با:‏  ‏ ‏ ‏ ‏ F= q.E
‏ ‏در آزمایش تامسون چون ذرات الکترون می باشند q = -e‏ بنابراین F= -eE  
‏: ‏از طرف دیگر چون شدت میدان‏ E‏ ‏ در جهت پتانسیلهای نزولی یعنی از قطب مثبت بطرف قطب منفی است بنابراین جهت نیرویF‏ ‏  ‏در خلاف جهت یعنی از قطب منفی بطرف قطب مثبت می باشد. اگرx‏ ‏ فاصله بین آند و کاتد باشد کار نیروی‏ F‏ ‏در این فاصله برابر است با تغییرات انرژی جنبشی ذرات . از آنجاییکه کار انجام شده در این فاصله برابراست با مقدار بار ذره در اختلاف پتانسیل موجود بین کاتد وآند بنابراین خواهیم داشت‏:ev‏0‏ =‏½m‏0v‏2
‏که در آن ‏ v‏0‏  ‏ ‏ ‏اختلاف پتانسیل بین کاتد و آند e‏ ‏ ‏بار الکترون ‏ v‏  ‏سرعت الکترون و ‏ m‏0‏  ‏جرم آن می باشد. بدیهی است اگر v‏0‏  ‏زیاد نباشد یعنی تا حدود هزار ولت رابطه فوق صدق می کند یعنی سرعت الکترون مقداری خواهد بود که می توان از تغییرات جرم آن صرفنظ نمود . بنابراین سرعت الکترون در لحظه عبور از آند بسمت قسمت دوم دستگاه برابر است با:
v = √(2e v0/ m0)
‏ب) قسمت دوم دستگاه که پرتو الکترونی با سرعت v‏ وارد آن می شود شامل قسمتهای زیر است
‏- یک خازن مسطح که از دو جوشن ‏ A‏  ‏وB‏ ‏ ‏تشکیل شده است اختلاف پتانسیل بین دو جوشن حدود دویست تا سیصد ولت می باشد اگر پتانسیل بین دو جوشن را به v‏1‏ ‏  ‏و فاصله دو جوشن را به‏ d‏ ‏ ‏ ‏نمایش دهیم شدت میدان الکتریکی درون این خازن E‏ = v‏1‏/d‏ ‏ ‏ ‏خواهد بود که در جهت پتانسیلهای نزولی است.‏ ‏2- یک آهنربا که در دو طرف حباب شیشه ای قرار گرفته و در داخل دو جوشن خازن:‏ ‏یک میدان مغناطیسی با شدت B‏  ‏ایجاد می نماید . آهنربا را طوری قرار دهید که میدان مغناطیسی حاصل بر امتداد ox‏ ‏ ‏ امتداد سرعت ‏-‏ و امتداد ‏ oy‏ ‏امتداد میدان الکتریکی ‏-‏ عمود باشد.
‏پ) قسمت سوم دستگاه سطح درونی آن به روی سولفید آغشته شده که محل برخورد الکترونها را مشخص می کند.
2
‏وقتی الکترو از آند گذشت و وارد قسمت دوم شد اگر دو میدان الکتریکی و مغناطیسی تاثیر ننمایند نیرویی بر آنها وارد نمی شود لذا مسیر ذرات یعنی پرتو الکترونی مستقیم و در امتداد ox‏ ‏ ‏ امتداد سرعت ) خواهد بود و در مرکز پرده حساس p‏ ‏یعنی نقطه ‏ p‏0‏ ‏اثر نورانی ظاهر می سازد
‏اگر بین دو جوشن خازن اختلاف پتانسیلv‏1‏ ‏را برقرار کنیم شدت میدان الکتریکی دارای مقدار معین E‏ ‏خواهد بود و نیروی وارد از طرف چنین میدانی بر الکترون برابر است با ‏ ‏ FE‏ = e E‏ ‏ ‏این نیرو در امتداد ‏ oy‏ ‏و در خلاف جهت میدان یعنی از بالا به پایین است.
‏میدان مغناطیسی B‏ ‏ ‏را طوری قرار می دهند که برسرعتv‏ ‏ ‏ ‏عمود باشد . الکترون در عین حال در میدان مغناطیسی هم قرار می گیرد و نیرویی از‏ طرف این میدان بر آن وارد می شود که عمود بر سرعت و بر میدان خواهد بود . اگر این نیرو را بصورت حاصلضرب برداری نشان دهیم برابر است با: FM‏ = q.(VXB‏)
‏در اینجا‏ q = e‏ ‏   ‏پس:
FM = q.(VXB)
‏و مقدار عددی این نیرو مساوی است با‏  F‏ = e v B‏   ‏زیرا میدان B‏ ‏  ‏بر سرعت v‏ ‏  ‏عمود‏ ‏است یعنی زاویه بین آنها 90 درجه و سینوس آن برابر واحد است. اگر میدان B‏ ‏ ‏   ‏عمود بر صفحه تصویر و جهت آن بجلوی صفحه تصویر باشد امتداد و جهت نیروی FM‏ ‏در ‏ ‏جهت‏  oy‏ ‏یعنی در خلاف جهت FE‏ ‏خواهد بود. حال میدان مغناطیسی B‏  ‏را طوری‏ ‏تنظیم می نمایند کهFE‏ = FM‏ ‏ گردد و این دو نیرو همدیگر را خنثی نمایند. این حالت وقتی دست می دهد که اثر پرتو الکترونی روی پرده بی FM = FE e.v.B = e E v = E/ B‏ ‏تغییر بماند پس در این صورت خواهیم داشت:         
‏چون مقدار E‏ و B‏ ‏ ‏معلوم است لذا از این رابطه مقدار سرعت الکترون در لحظه ورودی به خازن بدست می اید . حال که سرعت الکترون بدست آمد میدان مغناطیسی B‏ ‏ ‏را حذف می کنیم تا میدان الکتریکی به تنهای بر الکترون تاثیر نماید . از آنجاییکه در جهت ox‏ ‏ ‏نیرویی بر الکترون وارد نمی شود و فقط نیروی FE‏ ‏ ‏بطور دائم آنرا بطرف پایین می کشد لذا حرکت الکترون در داخل خازن مشابه حرکت پرتابی یک گلوله در امتداد افقی می باشد و چون سرعت الکترون را نسبتا کوچک در نظر می گیریم معادلات حرکت الکترون ( پرتو الکترونی ) در دو جهت ox‏ و oy‏ ‏ ‏معادلات دیفرانسیل بوده و عبارت خواهد بود از ‏ 
m0(d2x /dt2)/span>=0    ‏ در امتداox 
m0d2y /dt2)=e. E      ‏در امتداoy
‏با توجه به اینکه مبدا حرکت را نقطه ورود به خازن فرض می کنیم اگر از معادلات فوق انتگرال بگیریم خواهیم داشت:
y=(1/2)(e.E)t‏2‏/m‏0
x=v.t‏

 

تحقیق بار الکتریکی 13 ص

تحقیق بار الکتریکی 13 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحه : 14 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏1
‏بار الکتریکی
‏ 
‏انسان از زمانهای دور با پدیده هایی مشابه آنچه شما دیدید آشنا بوده است. بررسی این پدیده ها برای درک علت آنها باعث پیشرفت دانش و فناوری بسیار گسترده ای در این زمینه شده است.
‏به این مبحث از دانش، الکتریسیته گفته می شود. واژه الکتریسیته از نام یونانی ‏«الکترون»‏ به معنای ‏«کهربا»‏ گرفته شده است.
‏برای بررسی الکتریسیته، ابتدا باید با کمیتی به نام ‏«بار الکتریکی»‏ آشنا شویم.
‏ 
‏وقتی میله ای پلاستیکی را با پارچه پشمی مالش می دهیم، به علت مالش میله به پارچه، در میله تغییری ایجاد می شود و میله خاصیت جدیدی را پیدا می کند. از این رو تکه های کوچک کاغذ را جذب ‏ ‏می کند. در این صورت می گوییم میله دارای بار الکتریکی شده است. در واقع مالش سبب ایجاد بار الکتریکی در اجسام می شود.
‏ 
‏نیرویی که اجسام دارای بار به یکدیگر وارد می کنند، نیروی الکتریکی می نامیم.
‏ 
‏بررسی و تحلیل مشاهدات بالا دو واقعیت مهم را نشان می دهد.
‏الف)‏ نیروی الکتریکی موجود بین جسم هایی که دارای بارالکتریکی هستند، گاهی ربایشی و گاهی رانشی است.
‏ب)‏ دو نوع بار الکتریکی وجود دارد.
‏ 
‏فرانکلین فیزیکدان آمریکایی برای تشخیص بارهای الکتریکی از یکدیگر آن ها را نامگذاری کرد:
‏3
‏او بار الکتریکی روی لاستیک و بادکنک (یا بارهای مشابه) را بار الکتریکی منفی و بار الکتریکی روی شیشه، پارچه پشمی و (بارهای مشابه آن) را بار الکتریکی مثبت نامید.
‏ 
‏دو قاعده ی اساسی الکتریسیته درباره نیروهایی که دو جسم باردار به یکدیگر وارد می کنند.
‏ 
‏1- دو جسم که بار الکتریکی همنام دارند(هر دو منفی، یا هردو مثبت) بر یکدیگر نیروی رانشی وارد‏   ‏ ‏ ‏می کنند.
‏ 
‏2- دو جسم که بار الکتریکی غیر همنام (یکی منفی و دیگری مثبت) دارند، بر یک دیگر نیروی ربایشی وارد می کنند.
‏ 
‏می دانیم که همه مواد از اتم ساخته شده اند، هر اتم از تعدادی پروتون (p‏) و نوترون (n‏)‏ ‏که هسته ی آن را می سازند و تعدادی الکترون (e‏) که به دور هسته در حال چرخش هستند، ساخته شده است.
‏3
‏ 
‏بار الکتریکی مثبت به پروتون ها و بار الکتریکی منفی به الکترون ها و بار صفر به ‏نوترون ها‏ نسبت داده می شود.
‏مقدار بار الکتریکی پروتون و الکترون یکسان است. بار الکتریکی الکترون و پروتون که کوچکترین بارالکتریکی به شمار می آید بار پایه نامیده می شود و با نماد e‏ ‏نمایش داده می شود.
‏ 
‏یکای اندازه گیری بارالکتریکی کولن (c‏)‏ ‏نام دارد و مقدار آن برابر است با:‏      
e‏ = ‏۱‏/‏۶‏ x‏ ‏۱۰‏-‏۱۹‏ C‏            ‏ ‏ 
‏بار الکترون با e‏- و بار پروتون با e‏+ نشان داده می شود.
‏ 
‏در یک اتم در حالت عادی پروتون ها همیشه با تعداد الکترون ها برابر است،در نتیجه، چون اتم در حالت عادی دارای دو نوع بار الکتریکی مثبت و منفی به مقدار مساوی است، اتم از نظر بارالکتریکی خنثی است.
‏ 
‏اتم چگونه دارای بار الکتریکی می شود:
‏الف)‏ اگر از اتم، الکترونی جدا شود، چون تعداد پروتون های آن از تعداد الکترونهایش بیش تر می شود. دارای بار الکتریکی مثبت می شود.
‏ب)‏ اگر تعدادی الکترون به یک اتم افزوده شود، چون تعداد الکترونهای آن از تعداد پروتون هایش بیش تر‏ ‏ می شود. دارای بارالکتریکی منفی می شود.
‏ 
‏نکته:‏ اگر جسمی بر اثر دادن یا گرفتن الکترون، بار الکتریکی پیدا کند می توان نوشت: q=n.e
‏4
q‏ =‏ بارالکتریکی بر حسب کولن
 n‏=‏ تعداد الکترونهای مبادله شده
 e‏=‏ باریک الکترون
‏ 
‏مثال:‏ برای آنکه در جسمی خنثی بار الکتریکی 4/6 میکروکولن ( ‏6-‏10 × 4/6 کولن ) ایجاد شود، چه تعداد الکترون باید از آن گرفته شود؟
q = ‏۶/‏۴ x ‏۱۰-‏۶ C
e = ‏۱/‏۶ x ‏۱۰-‏۱۹ C
n = ?
‏ 
‏تعداد الکترونهایی که باید از اتم گرفته شود.
‏ 
‏توجه:‏ باردار شدن اتم ها فقط از طریق انتقال الکترون انجام می شود و پروتون ها در این کار نقشی ندارند، زیرا پروتون ها ذرات سنگینی هستند که با نیروی بسیار زیادی در هسته ی اتم نگه داشته شده اند و نمی توان آن ها را به راحتی الکترون از اتم جدا کرد.
‏ 
‏پایستگی بار الکتریکی:
‏می دانیم که برای باردارکردن یک جسم باید تعدادی الکترون به آن بدهیم و یا از آن بگیریم. در این مبادله ی الکترون ها، هیچ گاه الکترونی تولید نمی شود و یا از بین نمی رود بلکه الکترون ها تنها از جسمی به جسم دیگر منتقل می شوند.
‏لذا با توجه به اینکه الکترون دارای مقدار معینی بار الکتریکی است، می توان گفت:
‏"بار الکتریکی به وجود نمی آید و از بین نمی رود، بلکه از جسمی به جسم دیگر منتقل می شود."
‏