电荷在磁场中

Physics II

Your institution must subscribe to JoVE's Physics collection to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 1 hour trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Overview

资料来源: 安德鲁达菲,博士,物理系,波士顿大学,波士顿,马萨诸塞州

本实验重复 J.J.Thomson 在结束了19 世纪,在其中他测量电子的荷质比著名的实验。结合罗伯特 A.密立根油滴实验几年后产生电子的电荷值,实验使科学家得以发现,第一次,质量和电子的电荷是电子的关键参数。

汤姆森是不能够测量电子电荷或电子大众分开,他却能够找到他们的比例。也是如此在本演示;虽然这里的优势在于能够查找的数量级上,电子的电荷值(e) 和电子质量,(me),现在都知道精确。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 物理学精要 II. 电荷在磁场中. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Principles

在这个实验中,一束电子 (里面真空管) 和磁场是在实验者的控制之下。关键的观点之一是,磁场可以适用于匀速运动点电荷的力。如果充电速度Equation 1和磁场是Equation 2,然后由给出了力的大小:

Equation 3(方程 1)

q在哪里的电荷和θ震级是速度和磁场之间的角度。由于罪θ因素的影响的力量是最大时的速度和磁场垂直于另一个人,而且还有没有力量时的速度和领域都平行于另一个。

这支部队有一个方向。力的方向是垂直于速度和在磁场中所定义的平面 (换句话说,力是垂直于速度和磁场)。可以通过右手定则确定了具体的方向的力。右手定则的一个版本是以下内容:

用右手,指指点点的速度方向。

想想中的磁场中,垂直于 (平行分量不会产生力量) 的速度。把手指放在速度方向,旋转手,直到手掌面临着磁场垂直分量的方向。

伸出大拇指。只要免费是积极的拇指应该指向磁场对运动电荷产生作用力的方向。

如果电荷为负,然后力是方向相反的方式拇指点。

因为力是垂直的速度,力量也不能加速粒子慢下来。力能做的就是改变速度的方向。在特殊情况下,速度和磁场则垂直于另一个人,结果是带电粒子遵循一个圆的道路,在一个圆圈以恒定的速度旅行。这是匀速圆周运动,这意味着可以用作为向心加速度加速度应用牛顿第二定律的定义。

在这种情况下:

Equation 4(公式 2)

这可以重新找到运动点电荷的荷质比的表达式:

Equation 5(方程 3)

为了推导,这两个方程的两边的平方:

Equation 6(方程 4)

重新安排为:

Equation 7(方程 5)

这可能看起来像有奇怪的事情要做,但请注意,在右手边的分子,是收费粒子半动能。在实验中,电子获得动能之前进入磁场,由正在加速从通过电位差, V休息。应用能量守恒的想法:

Equation 8

这样,

Equation 9(方程 6)

插入,药量方程结果中:

Equation 10(方程 7)

所以在实验中,可以通过简单地了解三条信息,即加速电压、 磁场,强度和半径的圆的路径后, 接带电粒子发现荷质比。

加速电压V设置与滑块上的高压电源供应,可以用来读取电压计。

B磁场产生的电流流过线圈,单线圈管两侧各一对。当前由数字电流表,读取和使用的特定线圈创造出磁场的:

Equation 11(方程 8)

束的路径的半径可以发现从二维 X-Y 规模内管 (图 1)。线圈中的电流进行调整,直到电子束通过 G 点的坐标 (X,Y)。管内规模可以容易读出的 X 和 Y 值。然后,在图 1中所示的直角三角形,侧 OE 有的 R-Y,长度和侧 EG 的长度为十.应用勾股定理结果中

Equation 12(方程 9)

解此方程为 R 的结果:

Equation 13(方程 10)

这是确定荷质比所需的所有信息。

Figure 1

图 1: 图为电子束几何。电子,旅行左到右,进入磁场在点 F = (0,0),然后到 G 点穿过圆形路径偏转磁场 = (X,Y)。可调磁场是由两个线圈 (称为亥姆霍兹线圈),创建任意一边的管。这幅画里的磁场的方向是出这一页,但扭转领域,梁弯曲起来,而不是向下。圆形路径的中心是在点。表明了一个直角三角形,为半径R可以确定。

Procedure

1.补偿地球磁场的变化

  1. 注意在这个实验中有两个独立电路:
    1. 电源电流的线圈产生磁场 (图 2)。电流由一个旋转的拨号设置,该电路包括允许电流来衡量数字电流表。双刀双掷开关用于反转提供的线圈,该电流不是反转磁场的方向。
    2. 第二次电路 (图 3) 运行的电子管。还有一个高电压电源,设置加速电压和 6.3 V 交变信号连接到一个灯丝。电子处于某种意义上,灯丝会沸腾,然后加速由加速电压的不同而不同。
  2. 在第二次电路中,打开高压电源打开灯丝。开关管内的光是发光的灯丝。
  3. 逐渐调高至约 2000 V 的高电压。内管,受到了电子束,屏幕的部分应该发光蓝色,使电子束可见。
    1. 注意,这并不意味着电子是蓝色的-在屏幕上的涂层是磷光和该涂料的原子由电子激励时,给出了蓝色的发光。
  4. 调整的电流通过线圈,创建均匀磁场。向上或向下调整当前,束的路径会改变。调整当前网格上通过光束通过某一特定 (X,Y) 点。记的有梁穿过这一点所需的电流的大小。
  5. 反向电流曲线梁在相反的方向,并调整电流,直到光束经过点 (X,−Y) (原始点的镜像图像)。再次,记下的有梁穿过这一点所需的电流的大小。
  6. 检查,看看两个电流的大小是否不同。除非管发生要对齐所以电子束是平行于地球磁场的变化,地球的字段将添加到线圈的字段上,当电流在一个方向和减去从它当前在另一个方向时。
  7. 在实验中,平均两个电流,需有梁的电流的大小通过某一特定 (X,Y) 点网格,并当前需通过镜像点 X (−Y),以删除地球磁场的影响。

Figure 2

图 2: 为亥姆霍兹线圈的电路原理图。亥姆霍兹线圈产生的强度是磁场的通过电流成正比。由数字电流表测量线圈通过可调电源的电流。双开关的目的是很容易反向电流通过线圈,其中反转的磁场方向。请注意,每个线圈的两个连接都标 A 和 Z 和两个 Z 应连接在一起以确保线圈产生磁场在同一方向,而不是在相反的方向。

Figure 3

图 3: 运行电子管电路图。是的电子源,发光灯丝是运行由 6.3 V 交变电流源。请注意的负面影响的高电压信号也连接到一侧的长丝,而加速区右侧的电极相连 (大约 2,000 3,000 V DC) 正高电压信号。这将产生大的电场,在加速区,导演左加速电子,从左到右。

2.数据收集某 (X,Y) 和 (X,Y −) 组合

  1. 请注意,管是昂贵和有些脆弱。不超过 3,500 V 为加速电压,并测量不正在采取的时候加速电压降至零。
  2. 在此实验的一部分,记录的数据,每个都有不同的加速电压同 (X,Y) 和 (X,−Y) 五套组合。
  3. 请注意,当加速电压增加和电子走得更快,他们不要弯曲一样,因此,从线圈在磁场中需要将会增加,有梁通过同一点在屏幕上。选择某一 (X,Y) 和 (X,−Y) 点用于实验的这一部分。使用方程 10来计算对应的半径的光束的路径。
  4. 对于特定的加速电压,记录有梁穿过空房 (X,Y) 点所需的电流的大小。反向电流,并记录有梁通过镜像点 (X,−Y) 所需的电流的大小。
  5. 平均两个电流,消除地球磁场的影响。
  6. 使用平均电流方程 8来计算磁场的强度。
  7. 使用加速电压、 半径和磁场的值来计算电子的荷质比的大小。
  8. 选择一个新的加速电压,并重复步骤 2.3-2.7。继续这样做,直到收集了五集的数据。
  9. 计算平均的电子荷质比的大小。

3.数据收集某加速电压

  1. 收集 5 个更多的数据集。这一次,保持加速电压恒定,改变 (X,Y) 和 (X,−Y) 梁经过的点。记录数据。
  2. 计算平均的电子荷质比的大小。
  3. 平均两药量比值的平均值确定从部分 2 和 3 和国家可能的实验误差来源。

电子科学和技术,很多领域发挥主导作用,因为他们拥有电荷,使他们能够执行当前。

电荷或 q,是描述物质的单位有否使带正电的质子数更多,更多的电子,使它带负电荷的离子或同等数目的质子和电子的带电的物理属性。这个基本的属性描述电磁相互作用,哪里像击退了收费,和对面收费被吸引。

J.J.Thomson 发现了电子,在那里他表明可以偏转阴极射线管,由一个磁场在真空管的贷记。这导致了电子带负电荷常任理事国,和启用电子荷质比他计算的结论。

这个视频将介绍应用于电荷在磁场中,并使用阴极射线管实验类似于使用的 J.J.汤姆逊电极的荷质比的计算力的概念。

永久磁铁,如条形磁铁,有南极和北极。不同的两极相互吸引,而类似磁极互相排斥。永久磁铁产生一个磁场或 B,场的方向在哪里总是北面向南。同样,磁场可以生成通过移动电荷,或电流的电线。

丝等循环或线圈、 规模和电流方向的取向大大影响磁场。与任何向量场,磁场可以指定在任何给定的方向和大小。

磁场中的键属性之一是力的它可以适用于运动点电荷的力,在粒子上的大小力的由洛仑兹力法; 描述其中力等于充电时间数量级跨产品其速度和磁场。

然后可以在之间的速度和磁场,θ 角写产生的磁场力的大小。由于这一角度,力是最高时的速度和磁场互相垂直的。当速度和领域是相互平行的没有力量。

力的方向是垂直于速度和磁场所定义的平面。很容易可以使用右手定则确定此力的方向。右手法则被利用指向的右手的手指的速度、 方向和扫他们的磁场方向。

当拇指伸出时,它指向由磁场对运动电荷产生作用力,当电荷是积极的方向。当电荷为负时,力量是相反的方向。

因为力是垂直的速度,它只能更改方向的速度。时的速度和磁场垂直于另一个,带电粒子遵循循环路径以恒定的速度。

牛顿第二定律可以用于计算一个电子的荷质比向心加速度加速度在哪里。当与能量守恒定律和洛仑兹力法结合,可以生成有关荷质比的潜力和磁场方程。

然后可以使用阴极射线管安装程序计算荷质比。三条信息;加速电压、 磁场的强度和循环的路径后, 接带电粒子半径的计算需要。

现在,让我们来证明这一概念和使用阴极射线管的计算。在这个实验中,电子加速进入管,然后由外加磁场偏转。一个电子的荷质比是计算,然后与已知值进行比较。

首先,熟悉的实验装置。注意在该仪器,第一次产生磁场中有两个独立电路。

找到的线圈产生的磁场和数字电流表,使电流测量。找到双杆双掷开关,用于反向电流,并因此反转磁场。

提供创建使用旋转拨号在磁场中的线圈电流。

在第二个电路运行电子管。查找高压电源,设置的加速电压和 6.3 V 交变信号连接到一个灯丝。电子是由灯丝,加速了加速电压。

在第二次电路中,打开高压电源打开灯丝。请注意,管内出来的光,发光灯丝。

逐渐调高到 2000 年左右 V 的高电压。内管,受到了电子束,屏幕的部分应该发光蓝色使电子束可见。

接下来,调整电流通过线圈,创建一个均匀的磁场。观察当前是调整向上或向下,束的路径变化。调整当前网格上通过光束通过一个特定的 X Y 点。记录的击中这一点所需的电流大小。

以曲线梁在相反的方向,反向电流和调节电流,直到光束通过 X 点、 负 y: 或镜像的原始点。记录的当前大小。对于四个更多的加速电压,使用同一 XY X 负 Y 点重复。

观察,如增加加速电压和电子旅行速度更快,梁弯曲得比较少。因此线圈电流必须更高,以达到相同的 X,Y 点。

接下来,重复完成整个实验,而这一次保持不变,加速电压和不同的 X、 Y 和 X,消极的 Y 位置。收集 5 个数据集,记录的点坐标和当前规模为每个点和它的镜像图。

可以使用勾股定理计算半径,R,梁路径的每个加速电压。

平均两个电流需要打 X、 Y 和 X,Y 点为每个加速电压要清除地球磁场影响的负面。做为相同的加速电压不同,X、 Y 和 X,负 Y 夫妇一样。然后,使用平均电流的磁场 B.强度计算在此设置中,磁场是等于 0.00423 倍电流。

当变加速电压,使用磁场,恒定的半径和相应的电压的值计算质量比电子的电荷大小。同样,当不同的 X,Y 位置,将使用磁场,恒定的电压和对应的半径的值来计算电子的荷质比。

然后计算不同加速电压和不同的 X 和 Y 位置条件下的平均水平。这些实验计算的比率值比较好到已知的荷质比的电子。

带电粒子,在外加磁场圆轨迹移动,在技术中有广泛的应用。

质谱仪识别未知的组件的示例基于其荷质比。粒子在不同半径取决于他们的荷质比、 加速电压和外加的磁场旅行。这些参数使各组分的分离。

在此示例中,挥发性气体被收集在上锁的试管中,并进行质谱分析。气体分子电离使用电子影响离子发生器。带电粒子分离后基于其荷质比。

LCD、 LED 和等离子屏技术,阴极射线管,像实验设置使用在此视频中,以前所有的电视屏幕和电脑显示器的基础。阴极射线管分为几个电子枪,为了实现几种颜色和荧光屏显示个别斑点。

常用的实验室设备仍然使用阴极射线管显示器 (如基本示波器)。区别在于电子的挠度通过静电偏转,而不是磁偏转。

你刚看了电荷在磁场中的朱庇特的简介。现在,您应该了解如何电子受到磁场,以及如何使用磁场来确定一个电子的荷质比。谢谢观赏 !

Results

部分 2 代表结果可以见表 1。这些值给 1.717 x 10-11 C/公斤平均荷质比。注意这是比率的大小,因为电子的电荷是负值。

部分 3 代表结果可以见表 1。这些值给 1.677 x 10-11 C/公斤平均荷质比。再次,这是比例的大小,因为电子的电荷是比例的负值。

平均出这两个值的荷质比的大小和舍入为三位有效数字给出了 x 10-11 C/公斤 1.70 值。

这一比率被称为相当准确地说,看到的电子与人民群众的很多重要的数字电子的电荷值而闻名。使用这些已知的量,可以确定荷质比的大小是:

1.7588047 ± 0.0000049 C/公斤

请注意,通过实验确定的值比这低 4%左右。事实上,所有十个值均低于接受的值,这表明一个系统性的错误。最可能的这种系统的误差源将米,特别是在给出了高电压值的仪表之一。如果那米给了一贯略低于实际值的读数,这可以解释稍低的荷质比值本身。

地球的存在不是错误的磁场的一个来源,因为实验由平均两个当前值更正为地球磁场的影响。然而,在推导方程的假设之一是由线圈产生的磁场是均匀。该字段是均匀内无限长的螺线管,但不是完全一致的在该区域内两个有限线圈在此实验中,所以这可能是可能的错误源。

X = 7 厘米 Y = 1 厘米 R = 25 厘米

加速电压 (V) 电流通过 (X, Y) 电流通过 (X, Y) 平均电流 (A) 磁场 (T) e/m 比值 (C/千克) x 1011
1,800 0.1537 0.1205 0.1371 0.0005799 1.713
2,000 0.1615 0.1242 0.14285 0.0006043 1.753
2,500 0.1800 0.1426 0.1613 0.0006823 17.18
3,000 0.1993 0.1571 0.1782 0.0007538 1.690
3,500 0.2136 0.1694 0.1915 0.0008100 1.707

表 1:填好的表数据集合为一个特定 (X,Y) 和 (X,−Y) 的组合。

加速电压 = 2,700 V

X (厘米) Y (厘米) R (厘米) 电流通过 (X,Y) 值 电流通过 (X,-Y) 平均电流 (A) 磁场 (T) e/m 比值 (C/千克) x 1011
7 1 25 0.1875 0.1500 0.16875 0.0007138 1.696
8 2 17 0.2702 0.2270 0.2486 0.001052 1.690
7 2 13.25 0.3378 0.2953 0.31655 0.001339 1.716
9 2 21.25 0.2166 0.1826 0.1996 0.0008443 1.678
10 1 50.5 0.1006 0.0710 0.0858 0.0003629 1.608

表 2:填好的表的数据集合的特定的加速电压。

Applications and Summary

这个实验中,在 19世纪末期,首先由 J.J.Thomson 的电子,使其非常重要的实验,从历史的角度,证明。电子一直以来被无数的电子设备。

以下是一些应用程序在圆形或螺旋形的路径,旅行的带电粒子的列表和因此他们行驶在磁场中:

1) 由带电的粒子,螺旋绕地球磁场线并存入他们的能量在极地的北极光 (北极光) 和南极光 (极光) 形成。

2) A 的阴极射线管,用于为所有电视机前的 LCD、 LED 和等离子屏幕更新的技术基础。

3) A 质谱仪。一些质谱仪分离离子基于它们的质量由弯曲成圆形路径使用磁场的他们的发展轨迹。路径后, 接一个特定的离子半径是它的质量成正比。

4) 大型强子对撞机 (LHC),这是著名的 27 公里周长仪器埋入地下法国-瑞士边境地方物理学家最近做了实验,证明存在的希格斯玻色子,这是负责为什么粒子的质量。

1.补偿地球磁场的变化

  1. 注意在这个实验中有两个独立电路:
    1. 电源电流的线圈产生磁场 (图 2)。电流由一个旋转的拨号设置,该电路包括允许电流来衡量数字电流表。双刀双掷开关用于反转提供的线圈,该电流不是反转磁场的方向。
    2. 第二次电路 (图 3) 运行的电子管。还有一个高电压电源,设置加速电压和 6.3 V 交变信号连接到一个灯丝。电子处于某种意义上,灯丝会沸腾,然后加速由加速电压的不同而不同。
  2. 在第二次电路中,打开高压电源打开灯丝。开关管内的光是发光的灯丝。
  3. 逐渐调高至约 2000 V 的高电压。内管,受到了电子束,屏幕的部分应该发光蓝色,使电子束可见。
    1. 注意,这并不意味着电子是蓝色的-在屏幕上的涂层是磷光和该涂料的原子由电子激励时,给出了蓝色的发光。
  4. 调整的电流通过线圈,创建均匀磁场。向上或向下调整当前,束的路径会改变。调整当前网格上通过光束通过某一特定 (X,Y) 点。记的有梁穿过这一点所需的电流的大小。
  5. 反向电流曲线梁在相反的方向,并调整电流,直到光束经过点 (X,−Y) (原始点的镜像图像)。再次,记下的有梁穿过这一点所需的电流的大小。
  6. 检查,看看两个电流的大小是否不同。除非管发生要对齐所以电子束是平行于地球磁场的变化,地球的字段将添加到线圈的字段上,当电流在一个方向和减去从它当前在另一个方向时。
  7. 在实验中,平均两个电流,需有梁的电流的大小通过某一特定 (X,Y) 点网格,并当前需通过镜像点 X (−Y),以删除地球磁场的影响。

Figure 2

图 2: 为亥姆霍兹线圈的电路原理图。亥姆霍兹线圈产生的强度是磁场的通过电流成正比。由数字电流表测量线圈通过可调电源的电流。双开关的目的是很容易反向电流通过线圈,其中反转的磁场方向。请注意,每个线圈的两个连接都标 A 和 Z 和两个 Z 应连接在一起以确保线圈产生磁场在同一方向,而不是在相反的方向。

Figure 3

图 3: 运行电子管电路图。是的电子源,发光灯丝是运行由 6.3 V 交变电流源。请注意的负面影响的高电压信号也连接到一侧的长丝,而加速区右侧的电极相连 (大约 2,000 3,000 V DC) 正高电压信号。这将产生大的电场,在加速区,导演左加速电子,从左到右。

2.数据收集某 (X,Y) 和 (X,Y −) 组合

  1. 请注意,管是昂贵和有些脆弱。不超过 3,500 V 为加速电压,并测量不正在采取的时候加速电压降至零。
  2. 在此实验的一部分,记录的数据,每个都有不同的加速电压同 (X,Y) 和 (X,−Y) 五套组合。
  3. 请注意,当加速电压增加和电子走得更快,他们不要弯曲一样,因此,从线圈在磁场中需要将会增加,有梁通过同一点在屏幕上。选择某一 (X,Y) 和 (X,−Y) 点用于实验的这一部分。使用方程 10来计算对应的半径的光束的路径。
  4. 对于特定的加速电压,记录有梁穿过空房 (X,Y) 点所需的电流的大小。反向电流,并记录有梁通过镜像点 (X,−Y) 所需的电流的大小。
  5. 平均两个电流,消除地球磁场的影响。
  6. 使用平均电流方程 8来计算磁场的强度。
  7. 使用加速电压、 半径和磁场的值来计算电子的荷质比的大小。
  8. 选择一个新的加速电压,并重复步骤 2.3-2.7。继续这样做,直到收集了五集的数据。
  9. 计算平均的电子荷质比的大小。

3.数据收集某加速电压

  1. 收集 5 个更多的数据集。这一次,保持加速电压恒定,改变 (X,Y) 和 (X,−Y) 梁经过的点。记录数据。
  2. 计算平均的电子荷质比的大小。
  3. 平均两药量比值的平均值确定从部分 2 和 3 和国家可能的实验误差来源。

电子科学和技术,很多领域发挥主导作用,因为他们拥有电荷,使他们能够执行当前。

电荷或 q,是描述物质的单位有否使带正电的质子数更多,更多的电子,使它带负电荷的离子或同等数目的质子和电子的带电的物理属性。这个基本的属性描述电磁相互作用,哪里像击退了收费,和对面收费被吸引。

J.J.Thomson 发现了电子,在那里他表明可以偏转阴极射线管,由一个磁场在真空管的贷记。这导致了电子带负电荷常任理事国,和启用电子荷质比他计算的结论。

这个视频将介绍应用于电荷在磁场中,并使用阴极射线管实验类似于使用的 J.J.汤姆逊电极的荷质比的计算力的概念。

永久磁铁,如条形磁铁,有南极和北极。不同的两极相互吸引,而类似磁极互相排斥。永久磁铁产生一个磁场或 B,场的方向在哪里总是北面向南。同样,磁场可以生成通过移动电荷,或电流的电线。

丝等循环或线圈、 规模和电流方向的取向大大影响磁场。与任何向量场,磁场可以指定在任何给定的方向和大小。

磁场中的键属性之一是力的它可以适用于运动点电荷的力,在粒子上的大小力的由洛仑兹力法; 描述其中力等于充电时间数量级跨产品其速度和磁场。

然后可以在之间的速度和磁场,θ 角写产生的磁场力的大小。由于这一角度,力是最高时的速度和磁场互相垂直的。当速度和领域是相互平行的没有力量。

力的方向是垂直于速度和磁场所定义的平面。很容易可以使用右手定则确定此力的方向。右手法则被利用指向的右手的手指的速度、 方向和扫他们的磁场方向。

当拇指伸出时,它指向由磁场对运动电荷产生作用力,当电荷是积极的方向。当电荷为负时,力量是相反的方向。

因为力是垂直的速度,它只能更改方向的速度。时的速度和磁场垂直于另一个,带电粒子遵循循环路径以恒定的速度。

牛顿第二定律可以用于计算一个电子的荷质比向心加速度加速度在哪里。当与能量守恒定律和洛仑兹力法结合,可以生成有关荷质比的潜力和磁场方程。

然后可以使用阴极射线管安装程序计算荷质比。三条信息;加速电压、 磁场的强度和循环的路径后, 接带电粒子半径的计算需要。

现在,让我们来证明这一概念和使用阴极射线管的计算。在这个实验中,电子加速进入管,然后由外加磁场偏转。一个电子的荷质比是计算,然后与已知值进行比较。

首先,熟悉的实验装置。注意在该仪器,第一次产生磁场中有两个独立电路。

找到的线圈产生的磁场和数字电流表,使电流测量。找到双杆双掷开关,用于反向电流,并因此反转磁场。

提供创建使用旋转拨号在磁场中的线圈电流。

在第二个电路运行电子管。查找高压电源,设置的加速电压和 6.3 V 交变信号连接到一个灯丝。电子是由灯丝,加速了加速电压。

在第二次电路中,打开高压电源打开灯丝。请注意,管内出来的光,发光灯丝。

逐渐调高到 2000 年左右 V 的高电压。内管,受到了电子束,屏幕的部分应该发光蓝色使电子束可见。

接下来,调整电流通过线圈,创建一个均匀的磁场。观察当前是调整向上或向下,束的路径变化。调整当前网格上通过光束通过一个特定的 X Y 点。记录的击中这一点所需的电流大小。

以曲线梁在相反的方向,反向电流和调节电流,直到光束通过 X 点、 负 y: 或镜像的原始点。记录的当前大小。对于四个更多的加速电压,使用同一 XY X 负 Y 点重复。

观察,如增加加速电压和电子旅行速度更快,梁弯曲得比较少。因此线圈电流必须更高,以达到相同的 X,Y 点。

接下来,重复完成整个实验,而这一次保持不变,加速电压和不同的 X、 Y 和 X,消极的 Y 位置。收集 5 个数据集,记录的点坐标和当前规模为每个点和它的镜像图。

可以使用勾股定理计算半径,R,梁路径的每个加速电压。

平均两个电流需要打 X、 Y 和 X,Y 点为每个加速电压要清除地球磁场影响的负面。做为相同的加速电压不同,X、 Y 和 X,负 Y 夫妇一样。然后,使用平均电流的磁场 B.强度计算在此设置中,磁场是等于 0.00423 倍电流。

当变加速电压,使用磁场,恒定的半径和相应的电压的值计算质量比电子的电荷大小。同样,当不同的 X,Y 位置,将使用磁场,恒定的电压和对应的半径的值来计算电子的荷质比。

然后计算不同加速电压和不同的 X 和 Y 位置条件下的平均水平。这些实验计算的比率值比较好到已知的荷质比的电子。

带电粒子,在外加磁场圆轨迹移动,在技术中有广泛的应用。

质谱仪识别未知的组件的示例基于其荷质比。粒子在不同半径取决于他们的荷质比、 加速电压和外加的磁场旅行。这些参数使各组分的分离。

在此示例中,挥发性气体被收集在上锁的试管中,并进行质谱分析。气体分子电离使用电子影响离子发生器。带电粒子分离后基于其荷质比。

LCD、 LED 和等离子屏技术,阴极射线管,像实验设置使用在此视频中,以前所有的电视屏幕和电脑显示器的基础。阴极射线管分为几个电子枪,为了实现几种颜色和荧光屏显示个别斑点。

常用的实验室设备仍然使用阴极射线管显示器 (如基本示波器)。区别在于电子的挠度通过静电偏转,而不是磁偏转。

你刚看了电荷在磁场中的朱庇特的简介。现在,您应该了解如何电子受到磁场,以及如何使用磁场来确定一个电子的荷质比。谢谢观赏 !

A subscription to JoVE is required to view this article.
You will only be able to see the first 20 seconds.

RECOMMEND JoVE