物理实验电子荷质比

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1、电子荷质比的测试¿电磁学系列819世纪90年代，英国物理学家J·J汤姆孙经过一系列的实验及研究，发现了一种粒子，并断定这种粒子必定是所有物质的共同组成成份。汤姆孙命名它为“电子”，并测定了它的荷质比。这在物理学史上是有划时代意义的。电子荷质比e/m是一常用的物理常数，它的定义是电子的电荷量与其质量的比值，经现代科学技术的测定，电子荷质比的标准值是：1.759*1011C/Kg一、实验原理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：当一个电荷以速度v垂直进入

2、均匀磁场时，电子要受到洛伦兹Lorentz力的作用，它的大小可由公式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：实验中可采取措施固定圆轨迹的半径r，通过加速电压u与B的关系就能测试电子的荷质比e/m。二、实验装置1、荷质比测试仪Helmholtz线圈电子束发射管电子束半径的测量工具2、电子束发射管（威尔尼氏管）电子枪r﹣﹢﹣﹢0.00A加速聚焦电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

3、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仪器连接示意图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情况：1、无磁场时，电子束将成直线轨迹射出；2、电子束与磁场完全垂直时，电子束形成一个完全封闭的圆；3、当电子束与磁场不完全垂直时，电子束将作螺旋状态运动。三、实验操作荷质比测试仪操作介绍1、正确完成仪器的连接，使电子束出射方向垂直于磁场。2、按照左图的方法将仪器测量装置定成8cm。3、开启电源，首先使加速电压定于200V，耐心地等待，直到电子枪射出紫兰色的电子束；4、细心调节50V的

4、聚焦电压，使电子束明亮；5、缓缓加大Helmholtz线圈中的电流，观察电子束的偏转，紧接着形成封闭的圆。6、将B=K*I代入公式3得：同时写出7、用测试装置测出圆环直径（8cm），并固定之，测量示意图如下eye8cm镜电子束象8、在整个实验过程中，必须保持电子圆的大小不变，这可以配合调节加速电压与Helmholtz线圈中的电流共同达到。由公式可见u和I2成线性关系。实验中只要测出u----I2的对应值，作出直线求其斜率，即可求出荷质比。四、数据处理NU(v)I(A)I2(A2)12345678由U----I2的数据作出坐标图，根据图形得出

5、斜率代入公式4得：求出荷质比，并将实验值与标准值1.761011C/Kg比较，求出误差。五、注意事项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；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；3、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。