物理实验电子荷质比学习教案.pptx

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1、物理实验物理实验(shyn)电子荷质比电子荷质比第一页，共21页。电子荷质比电子荷质比 e/m e/m 是一常用是一常用的物理常数，它的定义是电子的的物理常数，它的定义是电子的电荷量与其质量的比值，经现代电荷量与其质量的比值，经现代科学技术的测定，电子荷质比的科学技术的测定，电子荷质比的标准值是：标准值是：1.759*101.759*101111C/KgC/Kg 第1页/共21页第二页，共21页。一、实一、实 验验 原原 理理第2页/共21页第三页，共21页。当力的方向是垂直于速度方向时，电子的运动轨迹是一个圆，力的当力的方向是垂直于速度方向时，电子的运动轨迹是一个圆，力的方向指向圆心，完全符

2、合圆周运动的规律，所以作用力与速度又有方向指向圆心，完全符合圆周运动的规律，所以作用力与速度又有则由公式转换得则由公式转换得：当一个电荷以速度当一个电荷以速度v v垂直进入均匀磁场时，垂直进入均匀磁场时，电子要受到洛伦兹电子要受到洛伦兹LorentzLorentz力的作用，它力的作用，它的大小可由公式的大小可由公式第3页/共21页第四页，共21页。实验装置是用一电子枪，在加速电压实验装置是用一电子枪，在加速电压 u u 的驱使下，射出电子流，因此的驱使下，射出电子流，因此 e u e u 全部转变成电子的输出动能，因此又有：全部转变成电子的输出动能，因此又有：实验中可采取措施固定实验中可采取措

3、施固定圆轨迹的半径圆轨迹的半径 r r，通过加速电压，通过加速电压 u u 与与B B 的关系就能测试电子的荷质比的关系就能测试电子的荷质比 e/m e/m。第4页/共21页第五页，共21页。二二、实、实 验验 装装 置置第5页/共21页第六页，共21页。1 1、荷质比测试仪、荷质比测试仪HelmholtzHelmholtz线圈线圈(xinqun(xinqun)电子束发射管电子束发射管电子束半径电子束半径(bnjng)的测量工具的测量工具第6页/共21页第七页，共21页。2、电子束发射管（威尔尼氏管）电子束发射管（威尔尼氏管）电子枪电子枪r第7页/共21页第八页，共21页。0.00A加速聚焦电

4、源直流稳压稳流电源万用表直流电压300V档万用表直流电流3A档磁场线圈玻璃球炮电子发光圈电子发射枪u:电子管加速电压r:电子圈半径K：磁场线圈的磁转换系数I：线圈中的通电电流N：线圈匝数R：线圈半径200v-30v3 3仪器连接示意图仪器连接示意图第8页/共21页第九页，共21页。当电子枪在加速电压的激发下，发射出电子束，在磁场的作用下将发生三种当电子枪在加速电压的激发下，发射出电子束，在磁场的作用下将发生三种(sn zhn)情况：情况：1 1、无磁场时，电子束将成直线、无磁场时，电子束将成直线(zhxin)(zhxin)轨迹射出；轨迹射出；第9页/共21页第十页，共21页。2、电子束与磁场完

5、全垂直、电子束与磁场完全垂直(chuzh)时，电子束形成一个完全封闭的圆；时，电子束形成一个完全封闭的圆；第10页/共21页第十一页，共21页。3、当电子束与磁场不完全、当电子束与磁场不完全(wnqun)垂直时，电子束将作螺旋状态运动。垂直时，电子束将作螺旋状态运动。第11页/共21页第十二页，共21页。三、实三、实 验验 操操 作作第12页/共21页第十三页，共21页。荷质比测试仪操作荷质比测试仪操作(cozu)(cozu)介绍介绍第13页/共21页第十四页，共21页。1、正确完成仪器的连接，使电子束出射方向正确完成仪器的连接，使电子束出射方向垂直于磁场。垂直于磁场。2、按照左图按照左图 的

6、方法将仪器测的方法将仪器测量装置定成量装置定成 8 cm8 cm。3 3、开启电源，首先使加速电压、开启电源，首先使加速电压定于定于200 V200 V，耐心地等待，直到，耐心地等待，直到电子枪射出紫兰色的电子束；电子枪射出紫兰色的电子束；4 4、细心调节、细心调节 50 V50 V的聚焦电压，使电子束明亮的聚焦电压，使电子束明亮；5、缓缓加大缓缓加大 Helmholtz Helmholtz 线圈中的电流，观察电子束的偏转，紧接着形成封闭的圆。线圈中的电流，观察电子束的偏转，紧接着形成封闭的圆。6 6、将、将 B=K*I B=K*I 代入公式代入公式3 3得：得：同时写出同时写出第14页/共2

7、1页第十五页，共21页。7 7、用测试装置测出圆环直径（、用测试装置测出圆环直径（8cm8cm），并固定），并固定(gdng)(gdng)之，测量示意图如下之，测量示意图如下 eye8cm镜镜电子束电子束象象第15页/共21页第十六页，共21页。8 8、在整个实验过程、在整个实验过程(guchng)(guchng)中，必须保持中，必须保持电子圆的大电子圆的大小不变，这可以配合调节加速电压与小不变，这可以配合调节加速电压与 Helmholtz Helmholtz 线圈中的电流共同达到。由公式线圈中的电流共同达到。由公式可见可见 u u 和和 I2 I2 成线性关系。实验中只要测出成线性关系。实验

8、中只要测出 u-I2 u-I2 的对应值，作出直线求其斜率的对应值，作出直线求其斜率 ，即可求出荷质比。即可求出荷质比。第16页/共21页第十七页，共21页。四、数四、数 据据 处处 理理第17页/共21页第十八页，共21页。NU(v)I(A)I2(A2)12345678 由由U-IU-I2 2 的数据作出坐标图，根据图形得出斜率代入公式的数据作出坐标图，根据图形得出斜率代入公式 4 4 得：得：求出荷质比，并将实验值与标准值求出荷质比，并将实验值与标准值 1.761.76 10101111 C/Kg C/Kg 比较，求出误差。比较，求出误差。第18页/共21页第十九页，共21页。五、注五、注

9、 意意 事事 项项第19页/共21页第二十页，共21页。1、在实验开始前应首先细心调节电子束与磁场方向垂直，形成一个不带任何重影的圆环；、在实验开始前应首先细心调节电子束与磁场方向垂直，形成一个不带任何重影的圆环；2、确定电子圆环的大小是做好本实验的关键，因此要仔细调节调制电压与加速电压，使电子束明亮与清晰是十分重要的；、确定电子圆环的大小是做好本实验的关键，因此要仔细调节调制电压与加速电压，使电子束明亮与清晰是十分重要的；3、放电管需要较高的加速电压，实验时要注意安全。、放电管需要较高的加速电压，实验时要注意安全。4、实验数据最好采用最小二乘法，进行、实验数据最好采用最小二乘法，进行(jnxng)直线拟合，这样实验的结果会更好。拟合工作可以用计算机来完成。直线拟合，这样实验的结果会更好。拟合工作可以用计算机来完成。第20页/共21页第二十一页，共21页。