实验十洛仑兹力演示器.docVIP

实验十 洛仑兹力演示 实验目的 使学生能深刻理解磁场对运动电荷的作用及规律。 使学生掌握另一种测量荷质比的方法。 二、仪器介绍 （一）仪器及功能 J2433－1型、J2433－2型洛仑兹力演示器； 演示磁场对运动电子产生的洛仑兹力，在三维空间观察电子运动的径迹； 测定电子的荷质比。 （二）技术指标 加速极电压0～250V连续可调。J2433-1型有参考读数，J2433-2型电表读数误差≤±2.5%。 励磁电流方向：顺时、断路、逆时三档，由信号灯指示电流方向。 电流幅值 ：0 ～2.5A连续可调，J2433-1型有参考读数，J2433-2型电表读数误差≤±2.5%。 偏转板电压 电压方向 上正、断路、下正三档 电压幅度 50 ～250V连续可调，有参考刻度 洛仑兹力管转动角度＞180°，有刻度指示。 电源 220V ±10% 50Hz 功耗 45W 连续工作时间 1小时 使用环境条件　温度 0 ～+40℃ 相对湿度 20-80%(30℃) 9、外形尺寸　　350（宽）×450（高）×300（深）mm3 10、重量　11kg （三）控制器的作用 图10－1、图10－2分别为J2433－1型和J2433－2型洛仑兹力演示器外形图。按照图上标的序号，将各部分作用说明如下： 1、洛仑兹力管　发射电子束并显示电子束径迹。 2、励磁线圈　　提供匀强磁场，使电子束产生偏转 3、游标　　　　用来对准电子束圆的边缘，以测出电子束圆直径。 4、标尺　　　　测量电子束圆直径用。 5、指针　　　　指示洛仑兹力管转动的角度。 6、度数尺　　　测量洛仑兹力管转动的角度。 7、逆时信号灯　励磁线圈中电流逆时针流向指示。 8、顺时信号灯　励磁线圈中电流顺时针流向指示。 9、暗箱　　　　起遮光作用，以增强观察效果。 10、偏转板电压幅值旋钮　　调节加到偏转板上的电压幅值，顺时针转到底电压为250伏，逆时针转到底时电压为50伏，有参考刻度。 11、偏转板电压方向开关　　分“上正”、“断路”、“下正”三档。置“上正”时，洛仑兹力管内上偏转板接进正电压，下偏转板接地。置“下正”时，管内上、下偏转板均无电压接入。观察电子束在磁场洛仑兹力作用下的运动轨迹时，应将其置“断路”位置。 12、加速极电压调节旋钮　　调节洛仑力管内加速极上电压的大小。J2433－1型有参考刻度，J2433－2型，有电表指示。在仪器开机、关机前及暂不观察电子束径迹时，都应将此旋钮逆时针转到底。 13、励磁电流方向开关　　控制通向励磁线圈电流的方向，分“顺时”、“断路”、“逆时”三档。置　“顺时”时，线圈上顺时指向信号灯发光，励磁线圈中电流为顺时针方向，产生的磁场方向朝机内。置“逆时”时，线圈上逆时针指向信号灯发光，励磁线圈中电流为逆时针方向，产生的磁场方向朝外。置“断路”时，线圈上信号灯全部熄灭，励磁线圈中没有电流。注意：转换励磁电流方向前应将励磁电流幅度旋钮置最小值位置，以防止转换时产生强电弧烧损开关触点。当观察电子束在电场作用力下的偏转运动时，应将此开关置“断路”位置。 14、励磁电流幅值旋钮　　调节励磁线圈中电流幅值，顺时针转到底电流最大，约2.5A，逆时针转到底时电流为零。J2433－1型有参考高强度，J2433－2型有电表指示。 15、电源开关　　　仪器电源开关。 16、电源指示灯　　指示仪器是否接通电源。 17、仪器后盖板上高有电源连接线，电源保险丝座（0.75A）励磁电流外接电流表及加速极电压外接电压表接线柱。 （四）工作原理 洛仑兹力演示器由洛仑兹力管、励磁线圈、控制及电源组合、暗箱四部分组成。 洛仑兹力管又称威尔尼特电子管，该管是一个直径为160毫米的大玻璃泡，泡内抽真空后，充入一定压强的混合惰性气体。玻璃泡内装一个特殊结构的电子枪，由热阴极、调制板、锥形加速极组成，还有一对偏转板。当电子枪各电极加入适当工作电压后，便发射出一束电子束。具有一定能量的电子与惰性气体分子碰撞，使惰性气体发光，就能在电子所经过的路径上看到光迹。 励磁线圈又称亥姆霍兹线圈，这是一对直径为280毫米，每只为140匝的环形线圈，同轴平行放置，间距为140毫米。两只线圈串联连接。当线圈通上电流后，在两只线圈间轴线中点附近可得到匀强磁场，该处的磁感强度可按下式计算： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1） 式中N――线圈匝数 　　I――励磁电流（安） 　　R――线圈半径（米） 两种型号仪器电原理图基本相同，如图10－3所示。不同点仅是J2433－2型加速极电压上并接有电压上并接有电压表P1，励磁电流电路中串联有电流表P2，供定量测试用。现将电路原理说明如下： T1为变压器，编号1、2初级通过电源开关S3、保险丝F1，接到交流220伏市电。编号3、4次级6.3v