王磊电偏转与磁偏转的比较

电偏转和磁偏转的原理及应用

磁偏转和电偏转的原理及应用步入高二，我们学习了电和磁的相关知识，在这些知识中，包括了电偏转和磁偏转，而这两大块容又包括了很多应用，为了对电偏转和磁偏转有更深入的了解，我课题组对这两大部分进行了详细的研究，结果如下：一、电偏转相关理论受力特征：质量为m，电荷量为q的粒子以速度v0垂直射入电场强度为E的匀强电场中，所受电场力，与粒子的速度无关，是恒力。

运动规律：受力是恒定的，会使粒子做匀变速曲线运动——类平抛运动，其运动规律分别从垂直于电场方向和平行于电场方向给出。

偏转情况：粒子的运动方向所能偏转的角度，且在相等的时间偏转的角度是不相等的。

动能变化：由于电场力与粒子运动方向之间的夹角越来越小，粒子的动能将不断增大，且随时间的变化越来越快。

应用：示波管Ⅰ定义：示波管是电子示波器的心脏。

示波管的主要部件有：电子枪，偏转板，加速级，荧光屏，刻度格子。

Ⅱ工作原理:电子枪产生了一个聚集很细的电子束，并把它加速到很高的速度。

这个电子束以足够的能量撞击荧光屏上的一个小点，并使该点发光。

电子束离开电子枪，就在两副静电偏转板间通过。

偏转板上的电压使电子束偏转，一副偏转板的电压使电子束上下运动；另一副偏转板的电压使电子左右运动。

而这些运动都是彼此无关的。

因此，在水平输入端和垂直输入端加上适当的电压，就可以把电子束定位到荧光屏的任何地方。

Ⅲ示波管的电源为使示波管正常工作，对电源供给有一定要求。

规定第二阳极与偏转板之间电位相近，偏转板的平均电位为零或接近为零。

阴极必须工作在负电位上。

栅极G1相对阴极为负电位(—30V~—100V)，而且可调，以实现辉度调节。

第一阳极为正电位(约+100V~+600V)，也应可调，用作聚焦调节。

第二阳极与前加速极相连，对阴极为正高压(约+1000V)，相对于地电位的可调围为±50V。

由于示波管各电极电流很小，可以用公共高压经电阻分压器供电。

Ⅳ相关计算式设加速电场电压为U，偏转电场电压为U2,偏转电场两板间的距离为d，偏转电场电场强度为E，电子质量为m，偏转电场长度为l，电子所带电荷量为e，则e U1=12UU02 ,解之得U0=√2UU1U竖直方向加速度：U=UUU=UU2UU电场中竖直方向位移U2=UU122=U2U24U1U二、磁偏转相关理论受力特征：质量为m ，电荷量为q 的粒子以速度v 垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，所受磁场力（即洛伦兹力）使粒子的速度方向发生变化，而速度方向的变化反过来又使洛伦兹力的方向变化，洛伦兹力是变力。

电子束的电偏转和磁偏转[1]

电子束的电偏转和磁偏转Electrostatic Deflection of Electron Beam示波器中用来显示电信号波形的示波管和电视机、摄像机里显示图像的显像管、摄像管都属于电子束线管，虽然它们的型号和结构不完全相同，但都有产生电子束的系统和电子加速系统，为了使电子束在荧光屏上清晰的成像，还要设聚焦、偏转和强度控制系统。

对电子束的聚焦和偏转，可以利用电极形成的静电场实现，也可以用电流形成的恒磁场实现。

前者称为电聚焦或电偏转。

随着科技的发展，利用静电场或恒磁场使电子束偏转、聚焦的原理和方法还被广泛地用于扫描电子显微镜、回旋加速器、质谱仪等许多仪器设备的研制之中。

本实验在了解电子束线管的结构基础上，先讨论电子束的偏转特性及其测量方法。

【一】目的1．了解示波管的基本结构和原理。

2．研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。

【二】仪器电子束实验仪、稳压电源、MF-47万用表、数字万用表【三】原理(一)示波管的基本结构如图3-18-1所示，示波管由电子枪、偏转板和荧光屏三部分组成。

其中电子枪是示波管图1 示波管的基本结构H 、H —钨丝加热电极；A F —聚焦电极；C —阴极；1A —第一加速阳极； 2A —第二加速阳极；G —控制栅极； 1X 、2X —水平偏转板； 1Y 、2Y —垂直偏转板电子枪由阴极C 、栅极G 、第一加速阳极1A 、聚焦电极A F 和第二加速电极2A 等同轴金属圆筒（筒内膜片的中心有限制小孔）组成。

当加热电流从H 、H 通过钨丝，阴极C 被加热后，筒端的钡与锶氧化物涂层内的自由电子获得较高的动能，从表面逸出。

因为第一加速阳极1A 具有(相对于阴极C )很高的电压(例如1500伏)，在1A G C --之间形成强电场，故从阴极逸出的电子在电场中被电力加速，穿过 G 的小孔(直径约 l mm)，以高速度(数量级710米／秒)穿过1A 、2A F A 及筒内的限制孔，形成一束电子射线。

磁偏转与电偏转的区别

磁偏转与电偏转的区别【知识要点】洛仑兹力与电场力的比较 1、与带电粒子运动状态的关系带电粒子在电场中所受到的电场力的大小和方向，与其运动状态无关。

但洛伦兹力的大小和方向，则与带电粒子本身运动的速度紧密相关。

2、决定大小的有关因素电荷在电场中所受到的电场力 F ＝ qE ，与两个因素有关：本身电量的多少和电场的强弱。

运动电荷在磁场中所受到的磁场力，与四个因素有关：本身电量的多少、运动速度 v 的大小、速度 v 的方向与磁感应强度 B 方向间的关系、磁场的磁感应强度B ． 3、方向的区别电荷所受电场力的方向，一定与电场方向在同一条直线上( 正电荷同向，负电荷反向 )，但洛伦兹力的方向则与磁感应强度的方向垂直。

一.热身训练例题1．如图所示，在虚线范围内，用场强为E 的匀强电场可使初速度为v 0的某种正离子偏转θ角．在同样宽度范围内，若改用匀强磁场（方向垂直纸面向外），使该离子通过该区域并使偏转角度也为θ，则磁感应强度为多少？离子穿过电场和磁场的时间之比为多少？1．B=0V E cosθ，θθsin二、讲练平台例题2．某空间存在着一个变化的电场和一个变化的磁场，电场方向向右（如图（a ）中由B 到C 的方向），电场变化如图（ｂ）中E-t 图象，磁感应强度变化如图（c ）中B-t 图象．在A 点，从t=1 s （即1 s ）开始，每隔2 s ，有一个相同的带电粒子（重力不计）沿AB 方向（垂直于BC ）以速度v 射出，恰能击中C 点，若BC AC 2=且粒子在AC 间运动的时间小于1 s ，求（1）图线上E 0和B 0的比值，磁感应强度B 的方向．（2）若第1个粒子击中C 点的时刻已知为（1+Δt ）ｓ，那么第2个粒子击中C 点的时刻是多少?解析：（1）3400=B E v ，磁场方向垂直纸面向外；（2）第2个粒子击中C 点的时刻为（2+3π·v d2）例题3．(04全国理综)空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，一带电量为+q 、质量为m 的粒子，在P 点以某一初速开始运动，初速方向在图中纸面内如图中P 点箭头所示。

电偏转和磁偏转的原理及应用

磁偏转和电偏转的原理及应用步入高二，我们学习了电和磁的相关知识，在这些知识中，包括了电偏转和磁偏转，而这两大块容又包括了很多应用，为了对电偏转和磁偏转有更深入的了解，我课题组对这两大部分进行了详细的研究，结果如下：一、电偏转相关理论受力特征：质量为m，电荷量为q的粒子以速度v0垂直射入电场强度为E的匀强电场中，所受电场力，与粒子的速度无关，是恒力。

运动规律：受力是恒定的，会使粒子做匀变速曲线运动——类平抛运动，其运动规律分别从垂直于电场方向和平行于电场方向给出。

偏转情况：粒子的运动方向所能偏转的角度，且在相等的时间偏转的角度是不相等的。

动能变化：由于电场力与粒子运动方向之间的夹角越来越小，粒子的动能将不断增大，且随时间的变化越来越快。

应用：示波管Ⅰ定义：示波管是电子示波器的心脏。

示波管的主要部件有：电子枪，偏转板，加速级，荧光屏，刻度格子。

Ⅱ工作原理:电子枪产生了一个聚集很细的电子束，并把它加速到很高的速度。

这个电子束以足够的能量撞击荧光屏上的一个小点，并使该点发光。

电子束离开电子枪，就在两副静电偏转板间通过。

偏转板上的电压使电子束偏转，一副偏转板的电压使电子束上下运动；另一副偏转板的电压使电子左右运动。

而这些运动都是彼此无关的。

因此，在水平输入端和垂直输入端加上适当的电压，就可以把电子束定位到荧光屏的任何地方。

Ⅲ示波管的电源为使示波管正常工作，对电源供给有一定要求。

规定第二阳极与偏转板之间电位相近，偏转板的平均电位为零或接近为零。

阴极必须工作在负电位上。

栅极G1相对阴极为负电位(—30V~—100V)，而且可调，以实现辉度调节。

第一阳极为正电位(约+100V~+600V)，也应可调，用作聚焦调节。

第二阳极与前加速极相连，对阴极为正高压(约+1000V)，相对于地电位的可调围为±50V。

由于示波管各电极电流很小，可以用公共高压经电阻分压器供电。

Ⅳ相关计算式设加速电场电压为U，偏转电场电压为U2,偏转电场两板间的距离为d，偏转电场电场强度为E，电子质量为m，偏转电场长度为l，电子所带电荷量为e，则e U1=12UU02 ,解之得U0=√2UU1U竖直方向加速度：U=UUU=UU2UU电场中竖直方向位移U2=UU122=U2U24U1U二、磁偏转相关理论受力特征：质量为m ，电荷量为q 的粒子以速度v 垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，所受磁场力（即洛伦兹力）使粒子的速度方向发生变化，而速度方向的变化反过来又使洛伦兹力的方向变化，洛伦兹力是变力。

电偏转和磁偏转的规律、区别与应用

电偏转和磁偏转的规律、区别与应用作者：姜玉斌来源：《物理教学探讨》2008年第08期电偏转和磁偏转是电磁学中两种常见的偏转，它们相互联系又有区别，是高考的热点、复习的难点，下面从两种偏转的规律、区别以及在解题中的应用加以分析。

1 两种偏转的规律1.1 电偏转如图1所示，有一质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力），以初速度v0从两板中间进入匀强电场E，在电场力的作用下粒子运动发生了偏转，偏转角为θ，发生的侧移距离为y，已知极板长为L，两极板间距为d。

粒子在电场中做类平抛运动运动，与处理平抛问题方法相似，可以将粒子的运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动，列方程有水平方向：竖直方向：运动时间：t=Lv0 （粒子能从场中射出）（粒子打在极板上）侧移距离：偏转角正切：重要结论作粒子离开电场时速度的反向延长线，设交AB于O点，O点与A点间的距离为x，则x=ytanθ=L2,由此式可知，粒子从偏转电场中射出时，就好象是从极板的中间O点沿直线射出似的。

1.2 磁偏转如图2所示，有一质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力），以初速度v0进入匀强磁场B，在磁场力的作用下粒子运动发生了偏转，偏转角为θ。

粒子在磁场中做圆弧运动，由洛仑兹力提供向心力，设粒子的轨道半径为r，有轨道半径：偏转角：偏转角等于圆心角，即运动时间：2 两种偏转的区别电偏转与磁偏转分别是利用电场与磁场对运动电荷施加作用，从而控制其运动方向，由于电场和磁场对运动电荷的作用不同，所以两种偏转也不同。

类型问题电偏转磁偏转受力方面受到的电场力是恒力受到的洛仑兹力是变力运动方面类平抛运动匀速圆周运动（或圆弧运动）偏转方面偏转的角度受到θ能量方面电场力对粒子做正功，粒子的动能不断增加洛仑兹力对粒子不做功，粒子的动能不变3 两种偏转在解题上的应用3.1 已知场的情况，求粒子的运动情况题1 如图3所示的真空管中，电子从灯丝K发出（初速度不计），经电压为U1的加速电场加速后沿中心线进入两平行金属板M、N间的匀强电场中，通过偏转电场后打到荧光屏上的P点处，设M、N板间电压为U2，两板间距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，已知电子的电荷量为e，质量为m。

电偏转和磁偏转的原理及应用

和洛伦兹力平衡：
，速度大小只有满足
的粒子才能沿直线匀速通
过。用途：质谱仪的重要组成，剔除速度不同的粒子，提高检测精度；根据带电粒子
在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。
Ⅳ质谱仪概念：质谱仪又称质谱计，分离和检测不同同位素的仪器。即根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。原理：质谱仪能用高能电子流等轰击样品分子，使该分子失去电子变为带正电荷的分子离子和碎片离子，这些不同离子具有不同的质量，质量不同的离子在磁场的作用下到达检测器的位置不同，其结果为质谱图。结构：一般由进样系统、离子源、质量分析器、检测器和记录系统等组成，还包括真空系统和自动控制数据处理等辅助设备。作用对象：质谱仪的作用，就是把同一种元素的各种同位素都区分开来，同位素按质量大小排列，形成一个"谱"。应用：由于质谱分析具有灵敏度高，样品用量少，分析速度快，分离和鉴定同时进行等优点，因此质谱技术广泛的应用于化学，化工，环境，能源，医药，运动医学，刑侦科学，生命科学，材料科学等各个领域。
用途：它是基于法拉第电磁感应定律工作的，用来测量电导率大于 5μs/cm 的导电液体的流量，是一种测量导电介质流量的仪表。除了可以测量一般导电液体的流量外，还可以用于测量强酸、强碱等强腐蚀性液体和均匀含有液固两相悬浮的液体，如泥浆、矿浆、纸浆等。
特点：电磁流量计密封性能好，还可用于自来水和地下水道系统。而且测量过程不与流体接触，适于制药、生物化学和食品工业。这种流量计还可检测血液流量。它的量程比约为 100:1，精度一般为 1%，由于这种传感器必须保持管道内电阻和测量电路阻抗之间有一定比例关系，因此在制造上有一定困难。

4.9磁偏转和电偏转

1 1 二、“电偏转”与“磁偏转”的区别
例2 如图2所示，在虚线所示的宽度范围内，用场强为E 的匀强电场可使以初速度v 0垂直于电场入射的某种正离子(不计重力)偏转θ角．在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场，使该离子穿过磁场区域的偏转角度也为θ，则匀强磁场的磁感应强度大小为多少？
图2
答案
E cos θ
v 0
解析设电场区域的宽度为d ，带电离子在电场中做类平抛运动．离子在电场中的加速度为a ＝qE
m
垂直电场方向d ＝v 0t
沿电场方向的分速度为v y ＝at ＝qEd
m v 0
因为偏转角为θ，故有tan θ＝v y v 0＝qEd
m v 20
解得：d ＝m v 20tan θ
qE
离子在磁场中做匀速圆周运动，
q v 0B ＝m v 20
R
轨迹半径R ＝m v 0
qB
由图可得：sin θ＝d R ＝dqB
m v 0
2
2
由以上各式简化得：B ＝E cos θ
v 0
.。

8.3带电粒子在复合场中的运动

答案：BC
2.如图所示，在长方形abcd区域内有正交的电磁场，ab＝bc/2＝L，一带电粒子从ad的中点垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从bc边的中点P射出，若撤去磁场，则粒子从c点射出；若撤去电场，则粒子将(重力不计)( )
A．从b点射出 B．从b、P间某点射出 C．从a点射出 D．从a、b间某点射出
(1)M、N两点间的电势差UMN； (2)粒子在磁场中运动的轨道半径r； (3)粒子从M点运动到P点的总时间t. [思路点拨] 根据粒子在不同区域内的运动特点和受力特点画出轨迹，分别利用类平抛和圆周运动的分析方法列方程求解．
[自主解答] (1)设粒子过 N 点时的速度大小为 v，有vv0＝cos θ v＝2v0 粒子从 M 点运动到 N 点的过程，有 quMN＝12mv2－12mv20， UMN＝3m2qv20. (2)粒子在磁场中以 O′为圆心做匀速运动，半径为 O′N，有 qvB＝mrv2，r＝2qmBv0.
律求解． ③当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解． ④对于临界问题，注意挖掘隐含条件．
2．复合场中粒子重力是否考虑的三种情况 (1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体，如带电小球、液滴、金属块等一般应当考虑其重力．
(3)由几何关系得 ON＝rsin θ
设粒子在电场中运动的时间为 t1，有 ON＝v0t1
t1＝
3m qB
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期 T＝2qπBm
设粒子在磁场中运动的时间为 t2，有 t2＝π2－πθT，故 t2＝23πqmB
t＝t1＋t2，t＝3
3＋2πm 3qB .
[答案]

电子束的电偏转和磁偏转研究

电子束的电偏转和磁偏转研究示波器中用来显示电信号波形的示波管和电视机、摄像机里显示图像的显像管、摄像管都属于电子束线管，虽然它们的型号和结构不完全相同，但都有产生电子束的系统和电子加速系统，为了使电子束在荧光屏上清晰的成像，还要设聚焦、偏转和强度控制系统。

对电子束的聚焦和偏转，可以利用电极形成的静电场实现，也可以用电流形成的恒磁场实现。

前者称为电聚焦或电偏转。

随着科技的发展，利用静电场或恒磁场使电子束偏转、聚焦的原理和方法还被广泛地用于扫描电子显微镜、回旋加速器、质谱仪等许多仪器设备的研制之中。

本实验在了解电子束线管的结构基础上，讨论电子束的偏转特性及其测量方法。

【实验目的】1.了解示波管的构造和工作原理，研究静电场对电子的加速作用。

2.定量分析电子束在横向匀强电场作用下的偏转情况。

3.研究电子束在横向磁场作用下的运动和偏转情况。

【实验原理】1.小型电子示波管的构造电子示波管的构造如图1所示。

包括下面几个部分：(1)电子枪，它的作用是发射电子，把它加速到一定速度并聚成一细束；(2)偏转系统，由两对平板电极构成。

一对上下放置的Y 轴偏转板(或称垂直偏转板)，一对左右放置的X 轴偏转板(或称水平偏转板)； (3)荧光屏，用以显示电子束打在示波管端面的位置。

以上这几部分都密封在一只玻璃壳之中。

玻璃壳内抽成高真空，以免电子穿越整个荧光屏图1 示波管结构图F -灯丝 K -阴极 G 1，G 2- 控制栅极 A 1-第一阳极A 2-第二阳极 Y -竖直偏转板 X -水平偏转板管长时与气体分子发生碰撞，故管内的残余气压不超过610-大气压。

电子枪的内部构造如图2所示。

电子源是阴极，图中用字母K 表示。

它是一只金属圆柱筒，里面装有加热用的灯丝，两者之间用陶瓷套管绝缘。

当灯丝通电时可把阴极加热到很高温度。

在圆柱筒端部涂有钡和锶氧化物，此材料中的电子在加热时较容易逸出表面，并能在阴极周围空间自由运动，这种过程叫热电子发射。

电子束的电偏转与磁偏转

电子束的电偏转与磁偏转【实验原理】1、电子示波管实验中所采用的电子示波管型号是8SJ45J，就是示波器中的示波管。

通常用在雷达中。

它的工作原理与电视显像管非常相似，这种管子又名阴极射线管（CRT）或者电子束示波管。

在近代科学技术许多领域中都要用到，是一种非常有用的电子器件。

电子示波管的构造如图1所示。

包括下面几个部分：G2A2V2KV1A1G1（1）电子枪，它的作用是发射电子，把它加速到一定的速度并聚成一细束；（2）偏转系统，由两对平板电板构成，一对上下放置的叫Y轴偏转板或垂直偏转板，另一对左右放置的是X轴偏转板或水平偏转板；（3）荧光屏，用以显示电子束打在示波管端面的位置。

所有这几部分都密封在一只玻璃外壳中，玻璃管壳内抽成高度真空，以避免电子与空气分子发生碰撞引起电子束的散射。

电子源是阴极，图1中用字母K表示。

它是一只金属圆柱筒，里面装有一根加热用的钨丝，两者之间用陶瓷套管绝缘。

当灯丝通电时（6.3伏交流电）把阴极加热到很高温度，在圆柱筒端部涂有钡和锶的氧化物，这种材料中的电子由于加热得到足够的能量会逸出表面，并能在阴极周围空间自由运动，这种过程叫热电子发射。

与阴极共轴布置着四个圆筒状电极，其中有几个中间带有小孔的隔板。

电极G1称为控制栅，正常工作时加有相当于阴极K大约0~30伏的负电压，它产生一个电场是要把阴极发射出来的电子推回到阴极去。

改变控制栅极的电位可以限制穿过G上小孔出去的电子数目，从而控制电子束的强度。

8SJ45J示波管的电极G2与A2联一起，现称之为加速电极A2，两者相当于K加有同一电压V2，一般约有几百伏到几千伏的正电压。

它产生一个很强的电场使电子沿电子枪轴线方向加速。

8SJ45J示波管的电极A1为聚焦电极，在正常使用情况下具有电位V1（相当于K），大小介于K和A2的电位之间。

在G2和A1之间以及A1和A2之间形成的电场把电子束聚焦成很细的电子流，使它打在荧光屏上形成很小的一个光点。

高三物理“电偏转”和“磁偏转”的区别

“电偏转”和“磁偏转”的区别“电偏转”和“磁偏转”分别是利用电场和磁场对运动电荷施加作用，从而控制其运动方向。

由于电场和磁场对运动电荷的作用具备着不同的特征，这使得两种偏转也存在着以下几个方面的差别。

（一）受力特征的差别在“电偏转”中，质量为m ，电荷量为q 的粒子以速度v 0垂直射入电场强度为E 的匀强电场中时，所受到的电场力F 电=qE 与粒子的速度v 0无关，F 电是恒力。

在“磁偏转”中，质量为m ，电荷量为q 的粒子以速度v 0垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场中时，所受到的磁场力（即洛伦磁力）F 磁=qvB 与粒子的速度v 0有关，F 磁所产生的加速度是粒子的速度方向发生变化，而速度方向的变化反过来又导致F 磁的方向变化，F 磁是变力。

（二）运动规律的差别在“电偏转”中，恒定的F 电使粒子做匀变速曲线运动——“类平抛运动”，其运动规律分别由沿垂直于电场和平行于电场的两个相互垂直的方向给出：沿平行于电场的方向：粒子做匀速直线运动，有v x = v 0 x= v 0t沿垂直于电场的方向: 粒子做初速度为零的匀加速直线运动，有a=qE m v y =qE m ⋅t y=12qE m⋅t 2在“磁偏转”中，变化的F 磁使粒子做变速曲线运动——匀速圆周运动，其运动规律由洛伦磁力充当向心力可得：F 磁=F 向即qvB=m 2v R∴R=mvqB又由T=2R v π 得 T=2mqBπ（三）偏转情况的差别在“电偏转”中，粒子的运动方向的偏转角tan θ=y xv v ，显然θ<2π，且在相等时间内偏转的角度往往是不相等的。

在“磁偏转”中，粒子的运动方向所能偏转的角度不受限制， θ=ωt=vt R =qBmt ，且在相等时间内偏转的角度总是相等的。

（四）动能变化的差别在“电偏转”中，由于F 电与粒子的运动方向间的夹角越来越小，且总小于900，F 电对粒子做正功，所以其动能将不断增大，且增大越来越快。

电子束的电偏转和磁偏转实验报告

电子束的电偏转和磁偏转实验报告实验报告：电子束的电偏转和磁偏转一、实验目的1.理解和掌握电子束在电场和磁场中的偏转原理；2.学会使用电子束电偏转和磁偏转的实验设备；3.通过实验数据分析，提高实验数据处理和实验结果分析的能力。

二、实验原理1.电偏转：当电子束通过加有直流电压的电场时，电子束会受到电场力的作用发生偏转。

根据牛顿第二定律，电子束将在电场中加速或减速，导致电子束的飞行方向发生变化。

电偏转的大小取决于电场的强度和电子束进入电场的角度。

2.磁偏转：当电子束通过磁场时，电子束会受到洛伦兹力的作用发生偏转。

洛伦兹力的大小取决于磁场的强度和电子束的速度。

磁偏转的大小取决于磁场的强度和电子束进入磁场的角度。

三、实验步骤1.准备实验设备：电子枪、电源、电场发生器、磁场发生器、屏幕、测量工具等；2.调整电子枪的发射角度，使电子束尽量垂直射向屏幕；3.调整电场和磁场的强度，观察电子束的偏转情况；4.使用测量工具测量电子束偏转的角度和距离；5.重复步骤3和4，收集足够的数据；6.根据实验数据，分析电偏转和磁偏转的特点和规律。

四、实验结果与分析1.电偏转实验结果：实验数据显示，随着电场强度的增加，电子束的偏转角度和距离都增加。

这表明电场强度对电偏转有显著影响。

当电子束进入电场的角度发生变化时，偏转角度和距离也会发生变化。

这表明电偏转还受到电子束入射角度的影响。

2.磁偏转实验结果：实验数据显示，随着磁场强度的增加，电子束的偏转角度和距离也增加。

这表明磁场强度对磁偏转有显著影响。

当电子束的速度发生变化时，偏转角度和距离也会发生变化。

这表明磁偏转还受到电子束速度的影响。

此外，我们还发现磁偏转的角度和距离都较小，这表明磁场对电子束的作用力较弱。

五、结论通过本次实验，我们深入理解了电子束在电场和磁场中的偏转原理。

实验结果表明，电场和磁场对电子束的偏转都有显著影响，但磁场对电子束的作用力较弱。

在实际应用中，我们可以利用电子束的电偏转和磁偏转来实现许多重要的功能，例如电子显微镜、电子探针等。

电磁场中电子电偏转和磁偏转

电磁场中电子电偏转和磁偏转电磁场中电子电偏转和磁偏转【实验目的】1、研究电子在电场和磁场中的运动规律；2、掌握用外加电场或者磁场的方法来约束电子束运动的方法。

【实验原理】一、电子在电场中的加速和偏转：为了描述电子的运动，我们选用了一个直角坐标系，其z 轴沿示波管管轴，x 轴是示波管正面所在平面上的水平线，y 轴是示波管正面所在平面上的竖直线。

从阴极发射出来通过电子枪各个小孔的一个电子，它在从阳极2A 射出时在z 方向上具有速度Z v ；Z v 的值取决于K 和2A 之间的电位差C B 2V V V +=（图2）。

电子从K 移动到2A ，位能降低了2eV ；因此，如果电子逸出阴极时的初始动能可以忽略不计，那么它从2A 射出时的动能221z mv 就由下式确定：2221eV mv z = （1）此后，电子再通过偏转板之间的空间。

如果偏转板之间没有电位差，那么电子将笔直地通过。

最后打在荧光屏的中心（假定电子枪描准了中心）形成一个小亮点。

但是，如果两个垂直偏转板（水平放置的一对）之间加有电位差d V ，使偏转板之间形成一个横向电场y E ，那么作用在电子上的电场力便使电子获得一个横向速度y v ，但却不改变它的轴向速度分量z v ，这样，电子在离开偏转板时运动的方向将与z 轴成一个夹角θ，而这个θ角由下式决定：zyv v tg =θ （2）如图3所示。

如果知道了偏转电位差和偏转板的尺寸，那么以上各个量都能计算出来。

设距离为d 的两个偏转板之间的电位差d V 在其中产生一个横向电场d /V E d y =，从而对电子作用一个大小为d /eV eE F d y y == 的横向力。

在电子从偏转板之间通过的时间t ?内，这个力使电子得到一个横向动量y mv ，而它等于力的冲量，即dteV t F mv d y y ??=?= （3）于是： t dVm e v d y = （4）然而，这个时间间隔t ?，也就是电子以轴向速度z v 通过距离l (l 等于偏转板的长度）所需要的时间，因此t v l z ?=。

电偏转和磁偏转的比较

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[解析]
(1)轨迹如图 3－2 所示。
(2)带电粒子在磁场中运动时，由牛顿运动定 v2 律，有 qvB＝m R
－ mv 6.4×10 27×4×104 R＝ qB ＝ 3.2×10－19×2×10－3
m＝0.4 m。图 3－2
1 (3)Ek＝EqL＋2mv2＝40×3.2×10－19×0.2 J 1 ＋2×6.4×10－27×(4×104)2 J＝7.68×10－18 J。
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在磁偏转中，质量为 m，电荷量为 q 的粒子以速度 v 垂直射入磁感应强度为 B 的匀强磁场中时，所受的洛伦兹力 F 洛＝qvB 与粒子的速度 v 有关。洛伦兹力所产生的加速度使粒子的速度发生变化，而速度方向的变化反过来又导致 F 洛的方向变化，故 F 洛是变力。 (2)运动规律的差别。在电偏转中，恒定的电场力 F 电使粒子做匀变速曲线运动，即匀加速直线运动。两分运动的表达形式 qE 1 2 1qE 2 分别为：vx＝v0，x＝v0t；vy＝at＝ m · t，y＝ at ＝ m · t。 2 2
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在磁偏转中，变化的磁场力 F 洛使粒子做匀速圆周运动，其运动规律分别从时间 (周期 )和空间 (半径 )两个侧面给出如下表 mv 2πm 达形式：T＝ qB ，r＝ qB 。 (3)动能变化的差别。在电偏转中，电场力 F 电对粒子做功，使粒子的动能发生变化。而在磁偏转中，磁场力 F 洛与粒子运动方向始终垂直，不对粒子做功，所以其动能的数值保持不变。
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(4)偏转情况的差别。 π 在电偏转中，粒子的运动方向所能偏转的角度受到 θ＜的 2 限制，且相等时间内偏转的角度往往是不相等的。在磁偏转中，粒子的运动方向所能偏转的角度不受限制，θ vt qB ＝ωt＝ r ＝ m t，且相等的时间内偏转的角度总是相等的。

实验十三电子束线的电偏转与磁偏转

实验十三电子束线的电偏转与磁偏转实验目的1．研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。

2．了解电子束线管的结构和原理。

实验仪器SJ —SS —2型电子束实验仪。

实验原理在大多数电子束线管中，电子束都在互相垂直的两个方向上偏移，以使电子束能够到达电子接受器的任何位置，通常运用外加电场和磁场的方法实现，显像管等器件就是在这个基础上运用相同的原理制成的。

1．电偏转原理电偏转原理如图4－17－1所示。

通常在示波管（又称电子束线管）的偏转板上加上偏转电压V ，当加速后的电子以速度v 沿Z 方向进入偏转板后，受到偏转电场E （Y 轴方向）的作用，使电子的运动轨道发生偏移。

假定偏转电场在偏转板l 范围内是均匀的，电子作抛物线运动，在偏转板外，电场为零，电子不受力，作匀速直线运动。

在偏转板之内 22)(2121vZ m eE at Y == （4－17－1）式中v 为电子初速度，Y 为电子束在Y 方向的偏转。

电子在加速电压V A 的作用下，加速电压对电子所做的功全部转为电子动能，则A eV mv =221。

将E ＝V ／d 和v 2代入（4－17－1）式，得dV VZ Y A 42=电子离开偏转系统时，电子运动的轨道与Z 轴所成的偏转角ϕ的正切为d V Vl dZ dY tg A l x 2===ϕ （4－17－2）设偏转板的中心至荧光屏的距离为L ，电子在荧光屏上的偏离为S ，则L Stg =ϕ代入（4－17－2）式，得d V VlL S A 2= （4－17－3）由上式可知，荧光屏上电子束的偏转距离S 与偏转电压V 成正比，与加速电压V A 成反比，由于上式中的其它量是与示波管结构有关的常数故可写成Ae V V k S = （4－17－4）k e 为电偏常数。

可见，当加速电压V A 一定时，偏转距离与偏转电压呈线性关系。

为了反映电偏转的灵敏程度，定义 )1(Ae V k V S ==电δ （4－17－5）电δ称为电偏转灵敏度，单位为毫米/伏。

带电粒子的电偏转和磁偏转运动问题探析

带电粒子的电偏转和磁偏转运动问题探析带电粒子垂直进入匀强电场或匀强磁场的偏转问题是高考的常考内容，但由于二者的偏转存在本质上的区别，其解决方法又各不相同.本文通过比较的方法举例分析，希望能给读者一些有益的启示.一、分清运动，理清线索例1如图1所示，质量m=5×10-8 kg的带电粒子，以v0=20 m/s 的速度从水平放置的平行金属板中间飞入电场.已知板长l=10 cm，板间距离d=2 cm，当间加电压UAB=103 V时，带电粒子恰好沿直线穿过电场（设此时A板电势高）.求A、B间所加电压在什么范围内，带电粒子能从板间飞出.解析：当带电粒子恰好沿直线运动时，重力与电场力平衡，说明该粒子带负电，即mg=qUABd，解得q=1×10-11 C.当UAB较大时，电场力大于重力，粒子向上偏转，列出方程qU1d-mg=ma1①设粒子恰能从上极板边缘飞出时，有解得U1=1800 V.同理当UAB较小时电场力小于重力，粒子向下偏转，列出方程mg-qU2d=ma2③粒子恰能从下极板边缘飞出时，有y=12d=12a2（lv0）2④解得U2=200 V.所以要使带电粒子能从板间飞出，A、B间所加电压200 V≤UAB≤1800 V.方法点评：由于电场力是恒力，垂直射入匀强电场中的带电粒子运动可类比于重力作用下的平抛.此类题目考查带电粒子的运动轨迹，偏转角及运动时间，它们都与平抛运动解题方法一样.做功大小也都只取决于始末位置的高度差和电势差，与路径无关.二、重视过程，突破临界例2如图2所示，一带正电的质子（带电量为e，质量为m）以速度v0从O点垂直射入，两个板间存在着垂直纸面向里的匀强磁场.已知两板间的距离为d，板长也为d，O是板的中点，不计粒子重力，为使粒子能从两板间射出，求磁感应强度B应满足的条件.解析：如图3所示，画出粒子运动的两条临界轨迹，一是恰好从M点射出，另一条是刚好从N点射出.（1）若粒子恰好从M点射出，由几何知识有：R=14d ①，又洛仑兹力提供向心力，（2）若粒子恰好从N点射出，根据平面几何知识有：R2=d2+（R-d2）2①又洛仑兹力提供向心力，ev0B2=mv20R②解得 B2=4mv05ed.为使粒子能从两板间射出，方法点评：洛仑兹力提供粒子做匀速圆周运动需要的向心力，此类题目的解题方法首先要找出带电粒子运动的临界条件，其次要画出临界轨迹，最后根据平面几何知识求解.三、变中求恒，以静制动例3如图4所示，直线PO与x轴成角，x轴上方有水平向右的匀强电场E1，下方有竖直向下的匀强电场E2，已知电场强度E1=E2=10 N/C，x轴下方还存在着垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度B=10 T，现有一质量m=1.0×10-5 kg的带电粒子，带电荷量q=-1.0×10-5 C，粒子由P点无初速度释放（重力加速度g=10 m/s2）.求：（1）粒子刚进入磁场区域时的速度；（2）粒子第一次在磁场中运动的时间和位移.解析：粒子在两个电场中所受电场力大小与重力大小相同.（1）在x轴上方的电场中，粒子沿直线PO做初速度为零的匀加速直线运动，由动能定理：得v=20 m/s.（2）在x轴下方的复合场，由于粒子所受重力和电场力平衡，所以粒子运动等效为只在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动.画出粒子运动轨迹，根据几何知识，粒子转过的圆心角θ=32π，位移为L=2R，带入数据得方法点评：带电粒子在复合场中运动时，首先要找准恒力和变力，明确粒子的运动轨迹，结合圆周运动的有关规律，再借助平面几何知识即可求解.甘肃省积石山县积石中学（731700）。