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電子比荷的實驗裝置
發布時間：2022-04-20 10:25:58⑴ 電子比荷的測量
電子荷質比測定
【實驗目的】：
1、了解利用電子在磁場中偏轉的方法來測定電子荷質比。
2、通過實驗加深對洛倫茲力的認識。
【實驗儀器】:
FB710型電子荷質比測定儀
【實驗原理】：
當一個電荷以速度v垂直進入磁場時，電子要受到洛倫茲力的作用，它的大小可由公式
f=ev*B (1)
所決定，由於力的方向是垂直於速度的方向，則電子的運動的軌跡是一個圓，力的方向指向圓心，完全符合圓周運動的規律，所以作用力與速度的關系為
f=mv^2/r (2)
其中r時電子運動圓周的半徑，由於洛倫茲力就是使電子做圓周運動的向心力，因此 evB=mv^2/r (3)
由公式轉換可得
e/m=v/rB (4)
實驗裝置是用一電子槍，在加速電壓U的驅使下，射出電子流，因此eU全部轉變成電子的輸出動能，因此又有
eU=mv^2/2 (5)
由公式（4）、（5）可得
e/m=2U/(r*B)^2 (6)
實驗中可採取固定加速電壓U，通過改變偏轉點了，產生不同的磁場，進而測量出電子束的圓軌跡半徑，就能測定電荷的荷質比。
亥姆赫茲線圈產生磁場的原理，
B=K*I （7）
其中K為磁電變換系數，可表達為
K=μ0（4/5）∧（3/2）*N/R （8）
其中μ0是真空導磁率，等於4T*m/A或H/m,R為亥姆赫茲線圈的平均半徑，N為單個線圈的匝數，其他參數
R=158mm,N=130匝，因此公式（6）可以改寫為
e/m=[125/32]R∧2U/μ0∧2N∧2I∧2r∧2=2.474×10∧12 R∧2U/N∧2I∧2r∧2(C/kg) (9)
【實驗內容】：
1、正確完成儀器的連接。
2、開啟電源，使加速電壓文檔於120V。
3、調節偏轉電流，使電子束的運行軌跡形成封閉的圓，細心調節聚焦電壓，使電子束明亮，緩緩改變亥姆茲線圈中的電流，觀察電子束大小、偏轉的變化。
4、測量步驟：
（1）調節儀器後線圈上的反射鏡的位置，以方便觀察。
（2）移動測量機構上的滑動標尺，用黑白分界的中心刻度線，對准電子槍口與反射鏡中的像，採用三點一線的方法測出電子圓的右端點，從游標上讀出刻度數，並記錄。
（3）再次移動滑動標尺到電子圓的左端點，採用同樣的方法讀出刻度數，並記錄，同時記錄對應的電流值。
（4）用公式r=(S1-S0)/2求出電子圓的半徑
（5）記錄實驗環境條件，整理好實驗儀器。
【數據處理】
測量值
r
U
I
78.11
112
1.26
78.27
121
1.35
63.85
127
1.59
98.98
117
1.01
83.25
102
1.07
【誤差分析】
1、 系統誤差
（1） 實驗理論和實驗方法不完善帶來的誤差，例如理論公式的近似性或實驗條件達不到理論要求。
（2） 實驗儀器不準確或使用不當造成的誤差，例如，儀器本身存在某些缺陷，或沒有在規定條件下使用儀器。
（3） 環境條件有規律地變化所引起的誤差，例如，溫度、氣流、電壓的變化對測量結果帶來一定影響。
（4） 實驗者的某些不足也會產生系統誤差，例如，由於生理或心理的特點，有人估計讀書時總是偏大或偏小。
2、 隨機誤差
（1） 實驗周圍環境或操作條件的微笑波動。
（2） 觀測者本人在判斷和估計讀數上的變動性。
（3） 測量儀器指示數值的變動性。
⑵ 湯姆孫測定電子比荷的實驗裝置如圖甲所示。從陰極K發出的電子束經加速後，以相同速度沿水平中軸線射入極
| （1） 
⑶ 湯姆遜用來測定電子的比荷實驗裝置如下：真空管內的陰極C發出電子，（不計初速，重力和電子間相互作用）
粒子在磁場中做勻速圓周運動，如圖所示， .
⑷ 湯姆生用來測定電子的比荷（電子的電荷量與質量之比）的實驗裝置如圖所示，真空管內的陰極K發出的電子（
（1）由同時加磁場和電場時，
得：v=
（2）由帶點回粒子在電場中答的偏轉規律可得： y＝
加速度a=
運動時間t=
聯立可得：y=
由幾何關系可得：b=
聯立以上兩式及第一問結果可得：
答：（1）打在熒光屏O點的電子速度的大小為
（2）電子的比荷的表達式為
⑸ 如圖甲所示為湯姆生在1897年測量陰極射線（電子）的比荷時所用實驗裝置的示意圖．K為陰極，A1和A2為連接
⑹ 一種測定電子比荷的實驗裝置如圖所示．真空玻璃管內，陰極K發出的電子經陽極A與陰極K之間的高壓加速後， 設電子剛進入平行板電容器極板間區域時的速度為v0，因為速度方向平行於電容器的極板，通過長度為l的極板區域所需的時間：t1=
當兩極板之間加上電壓時，設兩極板間的場強為E，作用於電子的靜電力的大小為qE方向垂直於極板由C指向D，電子的加速度：a=
而E=
因電子在垂直於極板方向的初速度為0，因而在時間t1內垂直於極板方向的位移 y1=
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