تهویه مطبوع

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 42

روشهای رطوبت زنی و رطوبت گیری هوا

در بسیاری از مناطق فرآیندهای معمول این است که در زمستان به علت کاهش رطوبت نسبی هوا در اثر گرم کردن هوای خارج ، عمل رطوبت زنی انجام شود و در تابستان ضمن سرد کردن هوای مرطوب ، عمل رطوبت گیری نیز انجام شود . البته در حالتهای مختلف بویژه در صنعت ممکن است نیاز باشد فرآیندهای رطوبت گرفتن حرارت دادن و یا سرد کردن و رطوبت زدن نیز انجام شود . مطالعه منحنی رطوبی نیز نشان می دهد که در زمستان مقدار رطوبت (بخار آب) در هوای خارج پائین و بنابراین اغلب به فرآیند رطوبت زنی نیاز است . رطوبت زنی و رطوبت گیری باید با استفاده از سیستم کنترل رطوبت انجام شود . رطوبت زدن هوا به دو روش انجام می شود :

1- پاشش آب با دمای بیش از دمای نقطه شبنم هوا از طریق افشانک ها به داخل هوا

2- تزریق بخار از طریق شبکه بخار به داخل هوا

رطوبت گرفتن هوا می تواند به سه طریق انجام شود :

1- پاشش آب با دمای کمتر از دمای نقطه شبنم هوا به داخل هوا

2- عبور هوا از روی سطح یا داخل کویل با دمای کمتر از دمای نقطه شبنم هوا

3- عبور هوا از روی (داخل) اجسام جاذب آب (خشک کنهای شیمیایی) مانند آلومینیوم فعال شده ، سیلیکاژن و اتیلن گلیکول .

در تهویه مطبوع معمولا از روش دوم که همراه با سرد کردن هوا است ، استفاده می شود . فرآیند رطوبت زنی بوسیله پاشش آب یک فرآیند بی دررو فرض می شود (انتالپی ثابت) و معمولا آنرا سرمایش تبخیری می نامند . در این فرآیند هوای داخل دستگاه حرارت محسوس خود را به صورت گرمای نهان به بخار آب می دهد و سرد می شود .

عیب یابی سیستم های تهویه مطبوع

برفک زدگی و عرق کردن کویل سرمایی

عیب و علت احتمالی

چارة احتمالی

الف) کمبود مبرّد .

الف) به سیستم مبرّد اضافه کنید .

ب) گرفتگی کامل یا نقص خط مایع .

ب) مبرّد سیستم را در سمت فشارقوی سستم جمع آوری و گرفتگی خط مایع را برطرف کنید .

ج) قرارداشتن قسمتی از کویل در معرض عبور هوای تازة بیش از حد .

ج) توزیع هوا در محفظة اختلاط را اصلاح کنید .

د) ناکافی بودن ظرفیت شیر انبساط و یا عدم تنظیم صحیح هوا .

د) ظرفیت شیرانبساط و میزان فوق گرمایش را بررسی کنید .

هـ) گیرکردن شیر برقی خط مایع .

هـ) شیر را باز و تمیز کنید .

ناتوانی در سردکردن ، و عدم برفک زدگی

عیب و علت احتمالی

چارة احتمالی

الف) گرفتگی شیربرقی .

الف) شیر را باز و تمیز کنید .

ب) سوختگی سیم پیچ بویین شیر برقی .

ب) بویین را تعویض کنید .

ج) کار نکردن واحد تقطیر .

ج) کمپرسور را روشن کنید .

د) بسته بودن شیر واقع بر خط مایع .

د) شیر را باز کنید .

هـ) وجود اشکال در ترموستات .

هـ) ترموستات را تعمیر و یا تعویض کنید .

ناتوانی در سرکردن ، و برفک زدگی کامل

عیب و علت احتمالی

چارة احتمالی

الف) کارنکردن دمنده .

الف) دمنده را راه بیندازید .

ب) نرسیدن هوای کافی به کویل سرمایی ، در اثر گرفتگی فیلترها یا گیرکردگی دریچه ها در حالت بسته.

ب) فیلترهای کثیف را تمیز یا تعویض و اشکال دریچه ها را برطرف کنید .

ج) بسته بودن دریچه های خروجی هوا .

ج) توزیع هوا را اصلاح کنید .

د) گرفتگی کویل سرمایی در ار تجمع گردوغبار .

د) کویل را باز و کاملاً تمیز کنید .

سرد کردن بیش از حد

عیب و علت احتمالی

چارة احتمالی

اندازه گیری مقاومت به روش پل و تستون و پل تار

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 7

اندازه گیری مقاومت به روش پل و تستون و پل تار

منظور آزمایش :

شناسایی پل و تستون و پل تار و اندازه گیری مقاومت به وسیله آنها

وسایل مورد نیاز :

یک منبع تغذیه جریان مستقیم – یک عدد آوومتر – یک جعبه مقاومت یا (مقاومتهای مختلف ) کلید قطع و وصل – مقاومت مجهول – مقاومت معلوم – پل تار – سیمهای رابط

مقدمه :

پل وتستون برای اندازه گیری سریع و دقیق مقاومت مجهول یک جسم و یا یک وسیله الکتریکی متداول است . این مقدار در سال 1843 بوسیله دانشمند انگلیسی (چارلز وتستون) طرح گردید . مقاومتهای R1 و R2 معلوم بوده و مقدار مقاومت R3 را می توان بدلخواه تغییر داد و منظور اندازه گیری مقاومت RX می باشد ( برای انجام آزمایش و بکار بردن پل وتستون باید پس از سوار نمودن مدار آنقدر مقاومت متغیر را تغییر داده تا آمپرمتر A درجه صفر را نشان دهد) در این هنگام پتانسیل نقاط C و D برابر بوده داریم.

( برای به خاطر سپردن این رابطه دقت کنید که حاصلضرب مقاومتهای روبرو مساوی هستند ) بنابراین با داشتن مقادیر مقاومت های R1 و R2 و R3 مقدار مقاومت مجهول RX را می توان معین نمود.

پل تار :

پل وتستون را می توان به صورت ساده تری که پل تار نام دارد سوار نمود . شکل(2) یک پل تار را نشان می دهد که یک رشته سیم یکنواخت است و معمولا یک متر می باشد .

برای اندازه گیری مقاومت مجهول با استفاده از پل تار مداری مطابق شکل (3) می بندیم .

R مقاومت معلوم و RX مقاومت مجهولی است که باید اندازه گیری شود.

برای کار با پل تار لغزنده را که می تواند روی سیم حرکت کند ، بقدری در طول سیم حرکت می دهند تا از آمپرمتر جریانی عبور نکند در این صورت مقاومتهای R و RX و سیم های L1 و L2 مانند چهار شاخه پل و تستون هستند که به حالت تعادل باشند و بنابر رابطه ای که اثبات آن در پل وتستون گذشت.

روش آزمایش :

1- مدار شکل (1) را با قرار دادن دو مقاومت ثابت معلوم بجای R1 و R2 ( مقاومت بزرگتر را R2 فرض کنید ) و نصب جعبه مقاومت و یا مقاومتهای مختلف به جای R3 و مقاومت مجهول بجای R2 سوار نموده و سپس کلید S را بسته و مقاومت متغیر را آنقدر تغییر دهید تا جریانی از آمپرمتر عبور نکند.

2- مقدار مقاومت R3 را خوانده و با قرار دادن در رابطه (7) ، مقاومت مجهول را پیدا کنید .

3- این آزمایش را برای دو مقاومت مجهول دیگر تکرار کرده و نتایج را در جدول شماره (1) درج نمائید .

پل تار :

4- مدار شکل (3) را با قرار دادن مقاومت 10 اهمی بجای R و مقاومت مجهولی بجای RX سوار نموده و سپس آنقدر محل لغزنده را در روی سیم هادی تغییر دهید تا آمپرمتر جریانی را نشان ندهد.

5- دو طول L1 و L2 را در روی خط کش اندازه گرفته و با قرار دادن در رابطه (10) مقدار مقاومت مجهول را پیدا نمائید .

6- این آزمایش را برای همان مقاومتهای مجهول که در آزمایش قبل بکار بردید تکرار کرده و نتایج را در جدول شماره (2) بنویسید .

7- برآورد بیراهی ها

با در نظر گرفتن دقت وسائل سنجنده ای که در این آزمایش به کار رفته است بیراهی نسبی را در اندازه گیری یک مقاومت به روش پل وتستون و یک مقاومت به روش پل تار محاسبه نمائید .

هدف آزمایش :

1) مطالعه قانون اهم در یک مدار ساده الکتریکی

2) بررسی رابطه بین مقاومت و جریان در مدارهایی که شامل تعدادی مقاومت بطور سری و موازی می‌باشد.

تئوری آزمایش ‌: 1) اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل و جریان در یک مدار الکتریکی 2) بستن مقاومت‌ها بطور سری و موازی 3) بستن مقاومت‌ها به صورت مختلط 4) تحقیق قانون اهم

وسایل آزمایش : یک منبع تغذیه با ولتاژ متغیر- آوومتر A.V.Oـ 3 مقاومت با مقادیر متفاوت ـ چند رشته سیم رابط.

روش آزمایش : به وسیله دستگاه A.V.O سنجی که در اختیار داریم می‌توان اختلاف پتانسیل الکتریکی بر حسب ولت V و مقدار مقاومت را بر حسب اهم ( ) و بر شدت جریان را برحسب آمپر (A ) نشان می‌دهد.

با عوض کردن سیم‌های وصل شونده به دستگاه می‌توانیم آمپرمتر یا ولتمتر یا اهم متر داشته باشیم که برای اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل بین دو نقطه ولتمتر باید به صورت موازی بین 2 نقطه و برای اندازه‌گیری شدت جریان، آمپرمتر باید به صورت سری در مدار قرار گیرد.

بستن مقاومت‌ها به صورت سری و موازی :

اگر دو سر ابتدا و انتهایی 2 مقاومت را به منبع تغذیه وصل کنیم گوییم مقاومت‌ها به صورت موازی بسته شده است که در این حالت اختلاف پتانسیل 2 در تمام مقاومت‌ها با سیم برابر می‌باشد و شدت جریان کل مدار برابر با مجموع شدت جریان 2 در تک‌تک مقاومت‌ها می‌باشد و اگر مقاومت‌ها را پشت سر هم به هم وصل کنیم و بعد سر ابتدا و انتهایی را به منبع تغذیه وصل کنیمم در این حالت گوییم مقاومت‌ها را به صورت سری بسته‌ایم و در این حالت گوییم مقاومت‌ها را به صورت سری بسته‌ایم و در این حالت شدت جریان تک تک مقاومت‌ها با هم برابر و مجموع اختلاف پتانسیل 2 در مقاومت‌های به هم وصل شده برابر اختلاف پتانسیل کل صادر می باشد. بستن مقاومت‌ها به صورت مختلط ( سری و موازی ) برای نمونه 2 مقاومت را به صورت موازی بسته و مقاومت سوم را به صورت سری به مقاومت سوم می‌بندیم، بور به وسیله‌ی آوومتر اختلاف پتانسیل مقاومتهای موازی را اندازه و بعد اختلاف پتانسیل دو سر مقاومت سری را اندازه گرفته و بعد اختلاف پتانسیل کل مدار را اندازه گرفته و می‌‌بینیم که اختلاف پتانسیل مقاومت سری به اضافه مقاومت موازی برابر اختلاف پتانسیل کل مدار می‌شود.

اندازه گیری مقاومت به روش پل و تستون و پل تار

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 8

اندازه گیری مقاومت به روش پل و تستون و پل تار

منظور آزمایش :

شناسایی پل و تستون و پل تار و اندازه گیری مقاومت به وسیله آنها

وسایل مورد نیاز :

یک منبع تغذیه جریان مستقیم – یک عدد آوومتر – یک جعبه مقاومت یا (مقاومتهای مختلف ) کلید قطع و وصل – مقاومت مجهول – مقاومت معلوم – پل تار – سیمهای رابط

مقدمه :

پل وتستون که برای اندازه گیری سریع و دقیق مقاومت مجهول یک جسم و یا یک وسیله الکتریکی متداول است . این مقدار در سال 1843 بوسیله دانشمند انگلیسی (چارلز وتستون) طرح گردید . مقاومتهای R1 و R2 معلوم بوده و مقدار مقاومت R3 را می توان بدلخواه تغییر داد و منظور اندازه گیری مقاومت RX می باشد ( برای انجام آزمایش و بکار بردن پل وتستون باید پس از سوار نمودن مدار آنقدر مقاومت متغیر را تغییر داده تا آمپرمتر A درجه صفر را نشان دهد)

( برای به خاطر سپردن این رابطه دقت کنید که حاصلضرب مقاومتهای روبرو مساوی هستند ) بنابراین با داشتن مقادیر مقاومت های R1 و R2 و R3 مقدار مقاومت مجهول RX را می توان معین نمود.

پل تار :

پل وتستون را می توان به صورت ساده تری که پل تار نام دارد سوار نمود . شکل(2) یک پل تار را نشان می دهد که یک رشته سیم یکنواخت است و معمولا یک متر می باشد .

برای اندازه گیری مقاومت مجهول با استفاده از پل تار مداری مطابق شکل (3) می بندیم .

R مقاومت معلوم و RX مقاومت مجهولی است که باید اندازه گیری شود.

برای کار با پل تار لغزنده را که می تواند روی سیم حرکت کند ، بقدری در طول سیم حرکت می دهند تا از آمپرمتر جریانی عبور نکند در این صورت مقاومتهای R و RX و سیم های L1 و L2 مانند چهار شاخه پل و تستون هستند که به حالت تعادل باشند و بنابر رابطه ای که اثبات آن در پل وتستون گذشت

روش آزمایش :

1- مدار شکل (1) را با قرار دادن دو مقاومت ثابت معلوم بجای R1 و R2 ( مقاومت بزرگتر را R2 فرض کنید ) و نصب جعبه مقاومت و یا مقاومتهای مختلف به جای R3 و مقاومت مجهول بجای R2 سوار نموده و سپس کلید S را بسته و مقاومت متغیر را آنقدر تغییر دهید تا جریانی از آمپرمتر عبور نکند.

2- مقدار مقاومت R3 را خوانده و با قرار دادن در رابطه (7) ، مقاومت مجهول را پیدا کنید .

3- این آزمایش را برای دو مقاومت مجهول دیگر تکرار کرده و نتایج را در جدول شماره (1) درج نمائید .

پل تار :

4- مدار شکل (3) را با قرار دادن مقاومت 10 اهمی بجای R و مقاومت مجهولی بجای RX سوار نموده و سپس آنقدر محل لغزنده را در روی سیم هادی تغییر دهید تا آمپرمتر جریانی را نشان ندهد.

5- دو طول L1 و L2 را در روی خط کش اندازه گرفته و با قرار دادن در رابطه (10) مقدار مقاومت مجهول را پیدا نمائید .

6- این آزمایش را برای همان مقاومتهای مجهول که در آزمایش قبل بکار بردید تکرار کرده و نتایج را در جدول شماره (2) بنویسید .

7- برآورد بیراهی ها

با در نظر گرفتن دقت وسائل سنجنده ای که در این آزمایش به کار رفته است بیراهی نسبی را در اندازه گیری یک مقاومت به روش پل وتستون و یک مقاومت به روش پل تار محاسبه نمائید .

به پرسشهای زیر پاسخ دهید :

1- نشان دهید هنگامیکه پل وتستون در حال تعادل باشد و جریانی از آمپرمتر عبور ننماید اگر جای آمپرمتر و منبع تغذیه را با هم عوض کنیم در این حالت نیز جریانی از آمپرمتر عبور نخواهد کرد.

2- در صورتیکه رابطه پل وتستون را ثابت شده قبول کنیم چگونه از این رابطه به رابطه پل تار می رسید و با زبان ساده تر ،‌رابطه پل تار را با کمک رابطه پل وتستون بدست آورید.

3- الف : آیا در شکل (4) جریانی از آمپرمتر عبور می کند ، چرا ؟

ب: اگر بخواهیم از آمپرمتر جریانی عبور نکند چه تغییری در این شکل باید بدهیم ؟

هدف آزمایش :

1) مطالعه قانون اهم در یک مدار ساده الکتریکی

2) بررسی رابطه بین مقاومت و جریان در مدارهایی که شامل تعدادی مقاومت بطور سری و موازی می‌باشد.

تئوری آزمایش ‌: 1) اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل و جریان در یک مدار الکتریکی 2) بستن مقاومت‌ها بطور سری و موازی 3) بستن مقاومت‌ها به صورت مختلط 4) تحقیق قانون اهم

وسایل آزمایش : یک منبع تغذیه با ولتاژ متغیر- آوومتر A.V.Oـ 3 مقاومت با مقادیر متفاوت ـ چند رشته سیم رابط.

روش آزمایش : به وسیله دستگاه A.V.O سنجی که در اختیار داریم می‌توان اختلاف پتانسیل الکتریکی بر حسب ولت V و مقدار مقاومت را بر حسب اهم ( ) و بر شدت جریان را برحسب آمپر (A ) نشان می‌دهد.

با عوض کردن سیم‌های وصل شونده به دستگاه می‌توانیم آمپرمتر یا ولتمتر یا اهم متر داشته باشیم که برای اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل بین دو نقطه ولتمتر باید به صورت موازی بین 2 نقطه و برای اندازه‌گیری شدت جریان، آمپرمتر باید به صورت سری در مدار قرار گیرد.

بستن مقاومت‌ها به صورت سری و موازی :

اگر دو سر ابتدا و انتهایی 2 مقاومت را به منبع تغذیه وصل کنیم گوییم مقاومت‌ها به صورت موازی بسته شده است که در این حالت اختلاف پتانسیل 2 در تمام مقاومت‌ها با سیم برابر می‌باشد و شدت جریان کل مدار برابر با مجموع شدت جریان 2 در تک‌تک مقاومت‌ها می‌باشد و اگر مقاومت‌ها را پشت سر هم به هم وصل کنیم و بعد سر ابتدا و انتهایی را به منبع تغذیه وصل کنیمم در این حالت گوییم مقاومت‌ها را به صورت سری بسته‌ایم و در این

مقاله درمورد جوزف تامسون چگونه نسبت بار به جرم الکترون رااندازه گیری کر1

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 3

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.

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

معادلات فوق نشان می دهد  که مسیر حرکت یک سهمی است و مقدار انحراف پرتو الکترونی از امتداد اولیه (ox  )  در نقطه خروج از خازن مقدار  y  در این لحظه خواهد بود . اگرطول خازن را به L  نمایش دهیم x = L    زمان لازم برای سیدن به انتهای خازن عبارت خواهد بود از t = L / v  اگر این مقدار  t  را در معادله y   قرار دهیم مقدار انحراف در لحظه خروج از خازن به دست می آید2:      Y =  ½ e( E/m0) ( L/ v)

     e/ m0 = ( 2y/ E ) ( v/ L )2

که در آن v سرعت الکترون که قبلا بدست آمده است. L و E بترتیب طول خازن و شدت میدان الکتریکی که هر دو معلوم است پس اگر مقدار y را اندازه بگیریم بار ویژه یا e/m0  محاسبه می شود.

 پس از خروج الکترون از خازن دیگر هیچ نیرویی بر آن وارد نمی شود بنابراین از آن لحظه به بعد حرکت ذره مستقیم الخط خواهد بود و مسیر آن مماس بر سهمی در نقطه خروج از خازن است . اگر a  فاصله پرده از خازن یعنی D P0 باشد می توانیم بنویسیم:

P0P1 = y + DP0 tgθ

tgθعبارتست از ضریب زاویه مماس بر منحنی مسیر در نقطه خروج از خازن و بنابراین مقدار یست معلوم پس باید با اندازه گرفتن فاصله اثر روی پرده( P0 P1)به مقدار y رسید و در نتیجه می توانیم e/ m0 را محاسبه نماییم.

مقداری که در آزمایشات اولیه بدست آمده بود 108×7/1 کولن بر گرم بود مقداریکه امروزه مورد قبول است و دقیقتر از مقدار قبلی است برابر 108×7589/1 کولن بر گرم است.

علاوه بر تامسون، میلیکان نیز از سال 1906 تا 1913 به مدت هفت سال با روشی متفاوت به اندازه گیری بار الکترون پرداخت.

مقاله درمورد اندازه گیری بار الکترون توسط میلیکان

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 7

اندازه گیری بار الکترون توسط میلیکان

تاریخچه الکتریسته

علم الکتریسته به دوران باستان بر می‌گردد که تاریخ دقیق آن مشخص نیست. اما برخی تولد آن را به مشاهده معروف تالس ملطی (Thales of Miletus) در 600 سال قبل از میلاد ارجاع می‌دهند. که در آن زمان تالس متوجه شد که یک تکه کهربای مالش داده شده خرده های کاه را می‌رباید، یا اینکه در یک تجربه عادی دیده‌ایم که وقتی یک شانه کائوچویی سخت را با پارچه پشمی مالش دهیم، شانه ریزه‌های کوچک کاغذ را جذب می‌کند. در اثر مالش این دو جسم به یکدیگر هم کائوچو و هم پشم خاصیت جدیدی پیدا می‌کنند. یعنی باردار می‌شوند، از این آزمایش برای معرفی مفهوم بار الکتریکی استفاده می‌شود.

منشأ الکتریسته :

طبق نظریه الکترونی اتم ، یک اتم از ذرات کوچکتری به نامهای الکترون ، پروتون و نوترون تشکیل شده است، که الکترونها دارای بار منفی و پروتونها دارای بار مثبت و نوترونها بدون بار هستند. تعداد الکترونها و پروتونهای یک اتم در حالت عادی برابر است. بنابراین ، اتم در حالت عادی از نظر بار الکتریکی خنثی است.در اثر تماس ، نزدیکی و یا برخورد اجسام بر همدیگر میان اجسام اندازه حرکت خطی مبادله می‌شود. در اثر تغییر اندازه حرکت ، نیروهایی ایجاد می‌شود. چگونگی شکل گیری این نیروها به ساختار اتمی تشکیل دهنده اجسام برمی‌گردد. به عبارتی این نیروها منشأ الکتریکی و مغناطیسی دارند.در اثر مالش اجسام بر همدیگر ، جسمی که در اتمهای تشکیل دهنده خود اتمی از نوع دهنده الکترون داشته باشد، الکترون خود را به جسم دیگر که نسبت به آن خاصیت الکترونگاتیوی بیشتری دارد می‌دهد و مبادله الکترون بین اتمها و در نهایت اجسام منجر به تولید الکتریسته می‌شود.

تقسیمات الکتریسته :

الکتریسته ساکن :

اگر یک میله شیشه‌ای را به پارچه پشمی مالش دهیم، هر دو جسم الکتریسته دار می‌شوند. زیرا شیشه تعدادی الکترون از دست می‌دهد و پارچه الکترون می‌گیرد. پس شیشه دارای بار مثبت و پارچه به همان مقدار دارای بار منفی می‌گردد. بار ایجاد شده در شیشه و پارچه در محل تماس باقی می‌ماند.

الکتریسته القایی :

اگر میله با بار منفی را به دو کره فلزی بدون باری که باهم در تماس بوده و توسط پایه‌های عایقی از زمین جدا شده باشند، نزدیک کنیم. قبل از دور کردن میله ، بدون دست زدن به پوسته کرات آنها را از هم جدا کنیم. کره نزدیک به میله دارای بار مثبت و کره دور از آن دارای منفی خواهد بود، که مقدار بار روی کرات برابرند. این نوع باردار شدن را باردار شدن به روش القا یا مجاورت می‌نامند.

الکتریسته جاری :

عبور پیوسته الکترون از یک هادی را الکتریسته جاری گویند. خلاف جهت حرکت الکترون را جهت قراردادی جریان الکتریکی (جریان الکترونی) انتخاب می‌کنند. عامل برقراری جریان ثابت ، اختلاف پتاسیل ثابتی می‌باشد، که در دو سر هادی برقرار است و وسایل تولید این اختلاف پتاسیل ثابت پیلهای شیمیایی ، ژنراتورها و دیناموها می‌باشند.

اجسام رسانا و نارسانا :

بعضی از اجسام مانند فلزات که الکتریسته را به خوبی از خود عبور می‌دهند، رسانا نامیده می‌شوند. در این نوع اجسام الکترونهای آزاد اتم به راحتی در شبکه بلوری اجسام حرکت می‌کنند و عمل رسانایی را انجام می‌دهند.اجسامی که الکترونهای آزاد ( برای هدایت الکترون ) ندارند و نمی‌توانند الکتریسته را از خود عبور دهند، نارسانا یا عایق نامیده می‌شود. باید توجه نمود که رسانایی یا نارسانایی یک کمیت نسبی است.

توزیع بار الکتریکی در اجسام رسانا :

اگر جسم رسانایی بر روی پایه عایقی قرار گیرد و در اثر مالش باردار شود، بار تولید شده در آن در سطح خارجی‌اش پخش می‌شود، بطوری که در لبه‌ها و قسمتهای نوک تیز چگالی سطحی بار بیشتر از سایر قسمتها می‌باشد.

بار الکتریکی :

میزان باری که ذره بنیادی الکترون دارد را مبنا قرار می‌گیرد و چون مبادله بار از طریق الکترون صورت می‌گیرد شمارش تعداد الکترونهای مبادله شده بار الکتریکی جسم را به ما می‌دهد. به عبارتی اگر جسمی n تا الکترون دریافت نماید، بار الکتریکی آن از نوع منفی بوده (چون الکترون گرفته) و مقدارش n برابر بار الکترون خواهد بود. اگر بار الکتریکی را با علامت q و بار الکترون را با e نمایش دهیم، مقدار بار الکتریکی هر جسم از رابطه q = ne تبعیت می‌نماید. واحد بار الکتریکی به افتخار اولین قانون الکتریسته (قانون کولن) که آقای کولن کشف نمود، کولن نام دارد. بار الکتریکی یک الکترون در دستگاه برحسب کولن برابر است با:

e = 1.06 x 10-19 c

اثر بارهای الکتریکی بر همدیگر :

بر طبق قانون کولن دو بار الکتریکی همنام همدیگر را دفع و دو بار الکتریکی غیر همنام همدیگر را جذب می‌کنند. مقدار نیروی جاذبه یا دافعه بین بارها بر طبق قانون کولن با حاصلضرب اندازه بارها نسبت مستقیم و با مجذور فاصله بارها نسبت عکس دارد. این نیرو به جنس محیطی که بارها در آن واقع شده نیز وابسته است (بستگی نیرو به

 برای اندازه گیری بار الکترون در آزمایش میلیکان بار یونهایی اندازه گیری می شود که در اثر تخلیه الکتریکی در درون گازها بوجود می آیند . برای انجام تخلیه الکتریکی در این طریقه از اثر فتوالکتریک استفاده می شود . اشعه x دارای طول موج بسیار کوتاه و در نتیجه انرژی زیاد است و هنگام تابش به یک گاز یونش ایجاد می نماید . جهت اندازه گیری بار یونهایی که به این ترتیب بوجود می آیند از پدیده مهمی استفاده می شود و آن اینستکه اگر در شرایط مناسب قطراتی از مایع در یک محیط یونی گازی شکل وارد شوند مرکز تجمع یونها خواهند شد و هر قطره تعدادی از یونها را تحت تاثیر نیروهای سطحی بخود جلب و جذب می نماید ذره ای جدید بدست می آید که بار الکتریکی آن مساوی یا چند برابر بار یونها خواهد بود و اساس آزمایش میلیکان عبارتست از مطالعه حرکت این قطره ها تحت اثر یک میدان الکتریکی

دستگاهی که در آزمایش میلیکان بکار می رود عبارتست از یک اطاقک پر شده از هوا یا گازی دیگر . در بالای اطاقک قطره چکان مخصوص قرار دارد که مایع مورد آزمایش را بصورت قطره های بسیار ریز در فضای داخلی اطاق وارد می نماید در زیر این قطره چکان و در قسمت پایین اطاقک یک سطح با دو جوشن p1 و p2 قرار دارد جوشن بالاییp1 دارای گذرگاهی برای عبور قطره ها می باشد . قطره ها می توانند ضمن سقوط از این گذرگاه بگذرند وداخل فضای خازن شوند در پایین اطاقک و در هر طرف پنجره ای وجود دارد . از یکی از این دو پنجره مثلا پنجره F1 اشعه X بداخل اطاقک تابیده می شود تا گاز داخل اطاقک یونیزه شود پنجره دیگر  F2 برای روشن کردن داخل اطاقک می باشد از همین قسمت بوسیله یک تلسکوپ می توان داخل اطاقک را تماشا کرد و حرکت قطره را بدقت ملاحظه کرد از طرف دیگر مجموع دستگاه فوق بیک پمپ خلا و یک فشار سنج وصل شده تا بتوان فشار گاز داخل اطاقک را کنترل و تنظیم نمود . برای اینکه بتوان در درجه حرارت ثابت این آزمایش را انجام داد اطاقک را در داخل یک حمام روغنی قرار می دهند.

    در ابتدا در این آزمایش از قطره های آب استفاده می شده ا ولی از آنجاییکه قطره های  آب در اثر تبخیر وزن و حجمشان تغییر می کرد بجای آب از روغنهای مایع استفاده می شود بدیهی است هر چه قطره ها ریزتر انتخاب شوند وزن آنها کمتر و سرعت سقوط کوچکتر خواهد بود و بنابراین حرکت آنها با دقت بیشتری مورد مطالعه قرار خواهد گرفت .

   در صورتیکه بین دو جوشن خازن اختلاف پتانسیلی برقرار نکرده باشند قطره ها پس از خروج از قطره چکان سقوط آزاد را شروع خواهند نمود در این حالت هر قطره تحت اثر دو نیرو قرار می گیرد یکی نیروی وزن ظاهری قطره که سبب سقوط قطره از بالا به پایین می شود دیگری نیروی مقاومت محیطی که قطره در آن سقوط می کند . نیروی مقاومت محیط در جهت عکس نیروی اول می باشد . نیروی مقاومت محیط بستگی بسرعت سقوط ویسکوزیته محیط و شعاع قطره دارد. اگر قطره باندازه کافی ریز باشد بزودی نیروی وزن ظاهری قطره و نیروی مقاومت محیط با یکدیگر برابر شده در نتیجه قطره بسرعت حد خواهد رسید . یعنی از آن لحظه به بعد با سرعت ثابت سقوط خواهد کرد و حرکتی یکنواخت خواهد داشت .

  حال اگر بین دو جوشن p1 و p2 خازن بوسیله یک باطری و یا وسیله دیگری اختلاف پتانسیل معینی برقرار کنیم یک میدان الکتریکی بوجود می آید و قطره باردار از گذرگاه جوشن p1 وارد فضایخازن شود نیرویی از طرف میدان بر قطره وارد می شود و سبب می گردد که حرکت آن بر حسب اینکه نیروی وارده در جهت یا در خلاف جهت نیروی وزن اثر کند تندتر یا کندتر شود. بنابراین ملاحظه می شود که خازن وسیله خوبی برای تغییر دادن سرعت سقوط قطره می باشد بطوریکه حتی ممکن است سرعت قطره را به صفر رسانید که در این صورت قطره در میدان دید تلسکوپ بخوبی قابل مشاهده می باشد . اکنون آنچه را در فوق ذکر نمودیم با محاسبات مربوطه تکرار می کنیم .

1) سقوط آزاد  اگر جرم قطره  m و جرم هوای هم حجمش m' باشد نیروی وزن قطره که سبب سقوط آن می شود برابراست با :  

P = (m – m' ) g