洛伦兹力演示实验

实验十洛伦兹力演示实验

一、实验目的

观察运动电子在磁场中的偏转

二、实验原理

运动电子在磁场中要受到洛伦兹力的作用，洛仑兹力的大小与运动电荷的电量，运动速度，磁场的磁感应强度以及电荷运动方向和磁场方向的夹角有关，即：

f洛=qvBSinθ

由左手定则可以判断洛仑兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向垂直，洛仑兹力不做功，因此，运动电荷仅在洛仑兹力的作用下做匀速圆周运动。

应用洛仑兹力管，从电子枪向外发射电子，调节加速电压可以改变电子的运动速度，高速运动的电子束可以使射线管内的低压惰性气体发出辉光，从而在暗室中可以看到电子的运动轨迹。在射线管外部有一对励磁线圈，当励磁线圈中有电流通过时，在洛仑兹力管位置会产生匀强磁场，调节励磁电流可以改变磁感应强度。（如图10-1）

图10-1

三、实验器材

洛伦兹力演示仪

四、实验内容和步骤

1、观察电子束在磁场中的偏转

（1）仪器通电后预热数分钟，顺时针转动“加速极电压”旋钮，可看到从电子枪发出的一束电子射线轨迹（加速电压加100－200之间，不超过250V）。

（2）转动洛仑磁力管，使电子束轨迹直线指向左边与励磁线圈轴线垂直。

（3）将“励磁电流”方向开关转到“顺时”（线圈上的逆时针指示灯亮），由右手螺旋法则可知线圈产生的磁场平行于线圈轴线，方向背向观察者，电子束受洛仑磁力作用向上偏转。当开关转到“逆时”现象相反。

（4）保持励磁电流不变，调节加速极电压改变电子的运动速度，观察电子的运动轨迹发现洛伦兹力随运动速度的增大而增大；保持电子速度不变，改变励磁电流，观察电子的运动轨迹发现洛伦兹力随磁感应强度的增大而增大。

2、观察电子束在匀强磁场中作圆周运动

（1）将“励磁电流幅值” 旋钮顺时针转动，加大励磁电流，可看到电子束轨迹为一个圆。

（2）在加速度电压不变，加大励磁电流时，磁场B加大，则圆直径减小。

（3）在励磁电流不变时，加大加速极电压时，电子运动速度加大，圆直径变大。

五、注意事项

1、接通电源前，要检查各个旋钮是否为零位置，偏转板方向开关和励磁电流方向开关是否为“断路”。

2、接通电源后，电子枪要预热3—5分钟方可调节加速电压。

3、需要做励磁电流方向切换时。必须先将励磁电流调节为零，在切换电流方向。