电子荷质比测定.pdf

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1、.实验报告实验报告【实验名称】: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=mv2/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=mv2/r (3)由公式转换可得 e/m=v/rB

2、 (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=mv2/2 (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=0(4/5)(3/2)*N/R(8)其中0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

3、为e/m=125/32R2U/02N2I2r2=2.4741012 R2U/N2I2r2(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

4、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【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。r78.1178.2763.8598.9883.25U112121127117102I1.261.351.591.011.07.

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