15电子束的偏转.doc

实验十五 电子束的偏转 实验目的 1研究带电粒子在电场和磁场中的偏转规律 2了解电子束线管的结构和偏转原理 仪器与用具 EBe-1型电子束实验仪，万用电表、直流电源等 实验原理本实验是用电子束测试仪的电子束线管来观测电子束偏转规律的电子束线管常见的有示波管和显像管两种示波管已在示波器实验中作了介绍；显像管的结构与示波管基本相同，其不同之处是显像管中电子束线采用磁偏，由于磁偏比电偏有效得多因此，显像管屏宽阔而管身短小电子束线管工作时，阴极K发射出的电子其平均初速度很小，可以认为是零而在阳极电压的作用下，电子被加速设加速阳极对阴极的电位是，由动能定理可知，电子进入偏转的速度满足下列关系式： (151) (152) 1电子束的电偏 被加速后的电子按图15-1的方式进入平行极板之间的均匀电场，电子垂直入射后，在电场内受到向上的电场力(忽略重力的作用)，则电子在场内作加速运动，其加速度，是偏转板间的电压，也就是偏转电压，在场中飞行的时间电子从B飞出电场后，由于受到的合外力近似零， 图151于是电子几乎作匀速直线运动，一直打到荧光屏上的P点，偏离X轴的距离 (153) 其中，是一个与偏转系统的几何尺寸有关的常数，可见，电场偏转的特点是：电子束线偏离X轴(荧光屏中心)的距离，在加速电压一定时，与偏转板两端的电压成正比；在偏转电压一定时，与加速电压成反比 2电子束的磁偏 当加速后的电子按图15-2的方式进入由亥姆霍兹线圈产生的均匀磁场时，该磁场的磁感应强度B=KI(K是与线圈半径有关的常数，I是线圈中的电流强度)，电子垂直进入磁场后作匀速圆周运动，旋转半径是 (15-4) 图152电子到达C点时将沿切线方向飞出，作匀速直线运动，直射到荧光屏P点上，当，很小，而，偏转距离 (15-5) 将(15-4)式代入上式得 (15-6) 联立(15-1)和(15-6)解得 (15-7)式中，也是一个与偏转系统几何尺寸有关的常数所以磁场偏转的特点是：电子束线的偏转距离，在加速电压一定时与偏转电流成正比；在偏转电流一定时，与加速电压的平方根成反比 实验内容 本实验是用EBe-1型电子束实验仪进行实验，先阅读实验室提供的仪器使用说明，仔细观察仪器。按电偏原理图和磁偏原理图进行实验 1 1 观察仪器结构和功能，按照仪器面板上的电偏（X偏转或Y偏）原理图接好线路图。 接通“电源”，调节“高压调节”， “辅助聚集”，验证示波管中电场偏转的规律，将“X位移”、“Y位移”、 “亮度”旋钮置于中间位置，在示波管荧光屏上出现光斑，调整“聚焦”、“亮度”等旋钮使光斑成一清晰的亮点旋转“X位移”、 “Y位移”旋钮可以改变亮点的位置，使亮点位于正中央，然后进行测量（注意，反向偏转时要改变偏转电压的极性）。偏转距离可以在荧光屏的坐标尺上直接读出，加速电压由电子束测试仪上的高压表直接读出，旋转“高压调节”旋钮可以得到不同的加速电压偏转电压也由仪表直接测量电偏特性可按下表进行测量。 D/左（下）右（上）-20.0-15.0-10.0-5.00.05.010.015.020.01=2=3= 2研究示波管中磁场偏转的规律 按照仪器面板上的磁偏说明接好线路图，接通“电源”，调整“亮度”、“聚焦” 、“X位移”、 “Y位移”等旋钮，使示波管荧光屏上出现清晰的亮点，改变励磁电流I，可以观察到亮点的移动，显然，这是电流产生的磁场作用的结果。将电流调到“0”，调节“X位移”、 “Y位移”使亮点至正中心。然后开始测量。（均匀磁场是由一对通电的亥姆霍兹线圈产生）磁偏特性可按下表进行测量。 D/下上-20.0-15.0-10.0-5.00.05.010.015.020.01=2=3= 数据处理 取偏转距离为横轴，偏转电压(电流)为纵轴，作出加速电压一定时的直线作平行横轴的直线来验证偏转电压(电流)一定时的偏转规律，最后归纳出实验结论 思考与问答 1电子束偏转的方法有几种?它们的规律是什么? 2示波管与显像管有什么区别? 3怎样电子束线管检查周围空间的地磁场?如何消除地磁场的影响 4为了使电子束到达荧光屏上的任一点，对偏转系统有何要求? 5根据实验结果回答 (1)在加速电压不变的条件下，偏转距离是否与偏转电压(电流)成正比? (2)在偏转电压(电流)不变的条件下，偏转距离与加速电压有什么关系? 6怎样检查电子束线管周围空间的地磁场? 电路的戴维南实验思考题1. 在求戴维南或诺顿等效电路时，作短路试验，测ISC的条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？请实验前对线路8-4(a)预先作好计算，以便调整实验线路及测量时可准确地选取电表的量程。答：测ISC的条件是：插入毫安表，短接A、B端。在本实验中可直接做负载短路实验，测出开路电压UOC与短路电流ISC，等效电阻。2. 说明测有源二端网络开路电压UOC及等效电阻R0的几种方法，并比较其优缺点。答：（1）测开路电压UOC的方法优缺点比较：零示法测UOC。优点：可以消除电压表内阻的影响；缺点：操作上有难度，难于把握精确度。直接用电压表测UOC。优点：方便简单，一目了然；缺点：会造成较大的误差。（2）测等效电阻R0的方法优缺点比较：直接用欧姆表测R0。优点：方便简单，一目了然；缺点：会造成较大的误差。开路电压、短路电流测R0。优点：测量方法简