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大学物理试验报告——磁聚焦法测电子荷质比
大学物理试验报告
试验名称
磁聚焦法测电子荷质比
试验日期
2023-04-24
试验人员
袁淳(202302120406)
【试验目的】
1.
了解电子在电场和磁场中的运动规律。
2.
学****用磁聚焦法测量电子的荷质比。
3.
通过本试验加深对洛伦兹力的熟悉。
【试验仪器】
FB710电子荷质比测定仪。
【试验原理】
当螺线管通有直流电时,螺线管内产生磁场,其磁感应强度B的方向,沿着螺线管的方向。电子在磁场中运动,其运动方向假如同磁场方向平行,则电子不受任何影响;假如电子运动力向与磁场方向垂直,则电子要受到洛伦兹力的作用,所受洛伦兹力为:
将运动速度分解成与磁感应强度平行的速度和与磁感应强度垂直的速度。不受洛伦兹力的影响,连续沿轴线做匀速直线运动。在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,其方程为:
则
由阴极放射的电子,在加速电压U的作用下获得了动能,依据动能定理,
则
保持加速电压U不变,通过转变偏转电流I,产生不同大小磁场,保证电子束与磁场严格垂直,进而测量电子束的圆轨迹半径r,就能测量电子的值。
螺线管中磁感应强度的计算公式以表示,式中=4×10-7H/m。N是螺线管的总匝数=130匝;
R为螺线管的平均半径=158mm。得到最终式:
测出与U与I相应的电子束半径r,即可求得电子的荷质比。
【试验步骤】
1.
接通电子荷质比测定仪的电源,使加速电压定于120V,至能观看到翠绿色的电子束后,降至100V;
2.
转变偏转电流使电子束形成封闭的圆,缓慢调整聚焦电压使电子束光明,缓慢转变电流观看电子束大小和偏转的变化;
3.
调整电压和电流,产生一个光明的电子圆环;
4.
调整仪器后线圈的反光镜的位置以便利观看;
5.
移动滑动标尺,使黑白分界的中心刻度线对准电子枪口与反射镜中的像,采纳三点始终线的方法分别测出电子圆左右端点S0和S1,并记录下对应的电压值U和电流值I。
6.
依据得到电子圆的半径,代入最终式求出;
7.
转变U、I得到多组结果,求出平均值,与标准值进展比拟,求出相对误差E
【试验数据】
标准值=×1011
(C/kg)
电压U(V)
电流I(A)
标尺读数
电子束半径r(mm)
(mm)
荷质比
(1011
C/kg)
荷质比
(1011
C/kg)
相对误差E
S0(mm)
S1(mm)
1
110
%
105
5
6
7
102
8
9
10
100
11
12
【数据处理过程】
1.
依据计算出,得到每个U和I对应的
2.
依据计算出每个,得到=×1011
(C/kg)
3.
将得到的与标准值进展比拟,得到相对误差E==%
【误差分析】
1.
电子束与磁场没有严格垂直导致误差;
2.
电子束具有肯定宽度,导致测量误差;
3.
测量者利用点一线法测半径时没有完全对齐导致随机误差;
4.
试验仪器准确度不够导致测量误差;
5.
试验理论的不完善(如没有考虑电子的相对论效应)导致误差。
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