用电子荷质比管研究电子在匀强磁场中的运动

【目的和要求】

　　观察电子在匀强磁场中做匀速圆周运动时的半径与磁感应强度大小及电子的速度、加速电压之间的关系，粗略测定电子的比荷（荷质比）。

【仪器和器材】

　　电子荷质比管（DHB－1型）亥姆霍兹线圈一对，通用支架，直流高压电源（图4．33－4），直流稳压电源（0－30伏，5安），直流电流表（0－3安），导线若干。

　　电子荷质比管的结构见图4．33－5。由电子荷质比管组成的实验装置见图4．33－6。

【实验方法】

　　1．将电子荷质比管的偏转板分别与阴极和加速极相连。

　　2．接通管子灯丝电源后调节偏转板电压为2．0－3．0千伏，将U_p数值填入下表中。

　　3．调节亥姆霍兹线圈中的电流（励磁电流I₁）使电子束轨迹与X轴重合，由于实际上亥姆霍兹线圈中的磁场不是完全均匀的，导致电子束轨迹略有弯曲（图4．33－8），因此采用对称的方法，使电子束轨迹末端通过X轴上最远点，如图4．33－7所示，这时实验误差较小。将I₁数值填入表中。

　　4．在关闭高压电源后拆除偏转板与阴极、加速极的连线，将偏转板短接，保持相同的加速极电压，开机测量电子束做圆周运动的半径r（测量荧光屏上的X、Y数值，由（18 ）式计算）。

　　5．改变励磁电流I₁、I₂、偏转电压（此处与加速电压相同），重复实验几次，计算出电子比荷的平均值，并与理论值相比较。

【思考题】

　　1．本方法中，若不用平衡法测电子的速度，直接用磁偏转法计算，电子的速度该用哪个公式？电子的比荷又用哪个公式？

　　2．本实验中，为什么要保持相同的加速极电压？