電子荷質(zhì)比的測(cè)定(實(shí)驗(yàn)報(bào)告)

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1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告——磁聚焦法測(cè)電子荷質(zhì)比大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱磁聚焦法測(cè)電子荷質(zhì)比實(shí)驗(yàn)日期2010-04-24實(shí)驗(yàn)人員袁淳(200902120406)—第2頁(yè)共2頁(yè)—大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告——磁聚焦法測(cè)電子荷質(zhì)比【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.了解電子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2.學(xué)習(xí)用磁聚焦法測(cè)量電子的荷質(zhì)比。3.通過本實(shí)驗(yàn)加深對(duì)洛倫茲力的認(rèn)識(shí)?！緦?shí)驗(yàn)儀器】FB710電子荷質(zhì)比測(cè)定儀?！緦?shí)驗(yàn)原理】當(dāng)螺線管通有直流電時(shí)，螺線管內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向，沿著螺線管的方向。電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方向如果同磁場(chǎng)方向平行，則電子不受任何影響；如果電子運(yùn)動(dòng)力向與磁場(chǎng)方向垂直，則電子要受到洛倫茲力

2、的作用，所受洛倫茲力為：將運(yùn)動(dòng)速度分解成與磁感應(yīng)強(qiáng)度平行的速度和與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直的速度。不受洛倫茲力的影響，繼續(xù)沿軸線做勻速直線運(yùn)動(dòng)。在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其方程為：則由陰極發(fā)射的電子，在加速電壓U的作用下獲得了動(dòng)能，根據(jù)動(dòng)能定理，則保持加速電壓U不變，通過改變偏轉(zhuǎn)電流I，產(chǎn)生不同大小磁場(chǎng)，保證電子束與磁場(chǎng)嚴(yán)格垂直，進(jìn)而測(cè)量電子束的圓軌跡半徑r，就能測(cè)量電子的值。螺線管中磁感應(yīng)強(qiáng)度的計(jì)算公式以表示，式中=4×10-7H/m。N是螺線管的總匝數(shù)=130匝；R為螺線管的平均半徑=158mm。得到最終式：測(cè)出與U與I相應(yīng)的電子束半徑r，即可求得電子的荷質(zhì)比?！緦?shí)驗(yàn)步驟】

3、—第2頁(yè)共2頁(yè)—大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告——磁聚焦法測(cè)電子荷質(zhì)比1.接通電子荷質(zhì)比測(cè)定儀的電源，使加速電壓定于120V，至能觀察到翠綠色的電子束后，降至100V；2.改變偏轉(zhuǎn)電流使電子束形成封閉的圓，緩慢調(diào)節(jié)聚焦電壓使電子束明亮，緩慢改變電流觀察電子束大小和偏轉(zhuǎn)的變化；3.調(diào)節(jié)電壓和電流，產(chǎn)生一個(gè)明亮的電子圓環(huán)；4.調(diào)節(jié)儀器后線圈的反光鏡的位置以方便觀察；5.移動(dòng)滑動(dòng)標(biāo)尺，使黑白分界的中心刻度線對(duì)準(zhǔn)電子槍口與反射鏡中的像，采用三點(diǎn)一直線的方法分別測(cè)出電子圓左右端點(diǎn)S0和S1,并記錄下對(duì)應(yīng)的電壓值U和電流值I。6.根據(jù)得到電子圓的半徑，代入最終式求出；7.改變U、I得到多組結(jié)果，求出平

4、均值，與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，求出相對(duì)誤差E【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】標(biāo)準(zhǔn)值=1.75881962×1011(C/kg)電壓U(V)電流I(A)標(biāo)尺讀數(shù)電子束半徑r(mm)(mm)荷質(zhì)比(1011C/kg)荷質(zhì)比(1011C/kg)相對(duì)誤差ES0(mm)S1(mm)11101.6060.0121.030.529.831.7641.8002.346%261.0119.029.0361.0121.030.041052.0073.0120.023.522.831.840576.0118.021.0672.0120.024.071021.7066.0121.027.526.831.791866.0116

5、.025.0965.0121.028.0101001.5060.0120.030.030.001.8051159.0118.029.51259.0120.030.5【數(shù)據(jù)處理過程】1.根據(jù)計(jì)算出，得到每個(gè)U和I對(duì)應(yīng)的2.根據(jù)計(jì)算出每個(gè)，得到=1.800×1011(C/kg)3.將得到的與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，得到相對(duì)誤差E==2.346%【誤差分析】1.電子束與磁場(chǎng)沒有嚴(yán)格垂直導(dǎo)致誤差；2.電子束具有一定寬度，導(dǎo)致測(cè)量誤差；3.測(cè)量者利用點(diǎn)一線法測(cè)半徑時(shí)沒有完全對(duì)齊導(dǎo)致隨機(jī)誤差；4.實(shí)驗(yàn)儀器精確度不夠?qū)е聹y(cè)量誤差；5.實(shí)驗(yàn)理論的不完善(如沒有考慮電子的相對(duì)論效應(yīng))導(dǎo)致誤差?！?頁(yè)

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