电子荷质比测定.doc

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 (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rUI78.111121.2678.271211.3563.851271.5998.981171.0183.251021.07【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。