用洛伦兹力演示器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】

　　洛伦兹力演示器。

【实验方法】

　　下面重点介绍J2433－2型洛伦兹力演示器的实验方法。

　　1．将洛伦兹力管旋转到0°（电子束轨迹与线圈平面平行）。

　　2．开机前将加速极电压调节旋钮反时针转到零，励磁电流方向开关置于断路位置，励磁电流幅值旋钮转到最小，偏转板电压方向开关置于断路位置，偏转板电压幅值旋钮置于50伏。

　　3．闭合电源开关预热5分钟。然后顺时针旋转加速极电压调节旋钮，调至170－250伏。这时可看到电子束径迹成一条直线（左右方向）。打开励磁电流方向开关，使其处于顺时或逆时位置，可看到电子束向上或向下偏转。加大励磁电流，偏转角也加大。当励磁电流方向开关扳至“顺时”，励磁电流调至0．7－1．4安时，可得到直径不太小的圆形电子束。

　　4．用游标瞄准圆形电子束的圆心，读取电子束轨道的直径D，求出其半径r。读数时要注意尽量使视线垂直于电子束轨道平面，为了能测量准确，可在洛伦兹力管后面木箱上安装一支与前标尺相同的标尺，并使两支标尺在垂直于尺的方向上刻度对准，保持两尺平行，读取刻度时可移动视线当前后标尺到刻度重合时再读数。

　　5．将测得的D、r值，以及相应的励磁电流I、加速电压U_a的数值填入下表中，由（< SPAN lang=EN-US>13）式计算电子的比荷，也填入下表中。

　　6．改变I、U_a的大小，重复实验几次，所得数据填入下表中。

【思考题】

　　如果发现电子束的运动轨迹呈螺旋状，可能是什么原因引起的？这将使所测电子的比荷偏大还是偏小？