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比荷实验装置
发布时间：2022-11-27 18:42:24⑴ 电子比荷的测量
电子荷质比测定
【实验目的】：
1、了解利用电子在磁场中偏转的方法来测定电子荷质比。
2、通过实验加深对洛伦兹力的认识。
【实验仪器】:
FB710型电子荷质比测定仪
【实验原理】：
当一个电荷以速度v垂直进入磁场时，电子要受到洛伦兹力的作用，它的大小可由公式
f=ev*B (1)
所决定，由于力的方向是垂直于速度的方向，则电子的运动的轨迹是一个圆，力的方向指向圆心，完全符合圆周运动的规律，所以作用力与速度的关系为
f=mv^2/r (2)
其中r时电子运动圆周的半径，由于洛伦兹力就是使电子做圆周运动的向心力，因此 evB=mv^2/r (3)
由公式转换可得
e/m=v/rB (4)
实验装置是用一电子枪，在加速电压U的驱使下，射出电子流，因此eU全部转变成电子的输出动能，因此又有
eU=mv^2/2 (5)
由公式（4）、（5）可得
e/m=2U/(r*B)^2 (6)
实验中可采取固定加速电压U，通过改变偏转点了，产生不同的磁场，进而测量出电子束的圆轨迹半径，就能测定电荷的荷质比。
亥姆赫兹线圈产生磁场的原理，
B=K*I （7）
其中K为磁电变换系数，可表达为
K=μ0（4/5）∧（3/2）*N/R （8）
其中μ0是真空导磁率，等于4T*m/A或H/m,R为亥姆赫兹线圈的平均半径，N为单个线圈的匝数，其他参数
R=158mm,N=130匝，因此公式（6）可以改写为
e/m=[125/32]R∧2U/μ0∧2N∧2I∧2r∧2=2.474×10∧12 R∧2U/N∧2I∧2r∧2(C/kg) (9)
【实验内容】：
1、正确完成仪器的连接。
2、开启电源，使加速电压文档于120V。
3、调节偏转电流，使电子束的运行轨迹形成封闭的圆，细心调节聚焦电压，使电子束明亮，缓缓改变亥姆兹线圈中的电流，观察电子束大小、偏转的变化。
4、测量步骤：
（1）调节仪器后线圈上的反射镜的位置，以方便观察。
（2）移动测量机构上的滑动标尺，用黑白分界的中心刻度线，对准电子枪口与反射镜中的像，采用三点一线的方法测出电子圆的右端点，从游标上读出刻度数，并记录。
（3）再次移动滑动标尺到电子圆的左端点，采用同样的方法读出刻度数，并记录，同时记录对应的电流值。
（4）用公式r=(S1-S0)/2求出电子圆的半径
（5）记录实验环境条件，整理好实验仪器。
【数据处理】
测量值
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
【误差分析】
1、 系统误差
（1） 实验理论和实验方法不完善带来的误差，例如理论公式的近似性或实验条件达不到理论要求。
（2） 实验仪器不准确或使用不当造成的误差，例如，仪器本身存在某些缺陷，或没有在规定条件下使用仪器。
（3） 环境条件有规律地变化所引起的误差，例如，温度、气流、电压的变化对测量结果带来一定影响。
（4） 实验者的某些不足也会产生系统误差，例如，由于生理或心理的特点，有人估计读书时总是偏大或偏小。
2、 随机误差
（1） 实验周围环境或操作条件的微笑波动。
（2） 观测者本人在判断和估计读数上的变动性。
（3） 测量仪器指示数值的变动性。
⑵ 在研究性学习中，某同学设计了一个测定带电粒子比荷的实验，其实验装置如图所示。abcd是一个长方形盒子，
由图像知 带电粒子在磁场中运动半径是r=L
解： ∵F向=Bqv F向= V²·m／r
∴版Bqr=mv
又∵½mv²=qu
∴v=√2qu/m
则有权BqL=m·√2qu/m
q/m=(√2qu/m)／BL
⑶ 电子比荷的测定
电子比荷=q/m
有这么一个公式m*v^2/q=f
f为向心力
所以这里知道电子比荷可以再螺旋加速器中
得出速度
而电子的速度在物理学上可以做很多研究比如说电子的碰撞啦
还有在加速中会产生能级
⑷ 如图甲所示为汤姆生在1897年测量阴极射线（电子）的比荷时所用实验装置的示意图．K为阴极，A1和A2为连接
2
⑸ 一种测定电子比荷的实验装置如图所示．真空玻璃管内，阴极K发出的电子经阳极A与阴极K之间的高压加速后，
设电子刚进入平行板电容器极板间区域时的速度为v0，因为速度方向平行于电容器的极板，通过长度为l的极板区域所需的时间：t1=
| l |
| v0 |
当两极板之间加上电压时，设两极板间的场强为E，作用于电子的静电力的大小为qE方向垂直于极板由C指向D，电子的加速度：a=
| qE |
| m |
而E=
| U |
| d |
因电子在垂直于极板方向的初速度为0，因而在时间t1内垂直于极板方向的位移
y1=
| 1 |
| 2 |
2
⑹ 汤姆生认为阴极射线是带电粒子流，为了证实这一点，他进行了一系列实验，断定阴极射线的本质是带电粒子流
（1）根据带电粒子从电场的负极向正极加速的特点可得，粒子带负电；由左手定则可得，粒子向里运动；
（3）当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v进入后，竖直方向作匀加速运动，加速度为a＝
电子在水平方向作匀速运动，在电场内的运动时间为t1＝
这样，电子在电场中，竖直向上偏转的距离为d1＝
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