电子荷质比测定

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=mv^2/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=mv^2/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=mv^2/2 (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=μ0（4/5）∧（3/2）*N/R （8）其中μ0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=[125/32]R∧2U/μ0∧2N∧2I∧2r∧2=2.474×10∧12 R∧2U/N∧2I∧2r∧2(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】

【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。