王磊电偏转与磁偏转的比较
电偏转和磁偏转的原理及应用
磁偏转和电偏转的原理及应用步入高二，我们学习了电和磁的相关知识，在这些知识中，包括了电偏转和磁偏转，而这两大块容又包括了很多应用，为了对电偏转和磁偏转有更深入的了解，我课题组对这两大部分进行了详细的研究，结果如下：一、电偏转相关理论受力特征：质量为m，电荷量为q的粒子以速度v0垂直射入电场强度为E的匀强电场中，所受电场力，与粒子的速度无关，是恒力。
运动规律：受力是恒定的，会使粒子做匀变速曲线运动——类平抛运动，其运动规律分别从垂直于电场方向和平行于电场方向给出。
偏转情况：粒子的运动方向所能偏转的角度，且在相等的时间偏转的角度是不相等的。
动能变化：由于电场力与粒子运动方向之间的夹角越来越小，粒子的动能将不断增大，且随时间的变化越来越快。
应用：示波管Ⅰ定义：示波管是电子示波器的心脏。
示波管的主要部件有：电子枪，偏转板，加速级，荧光屏，刻度格子。
Ⅱ工作原理:电子枪产生了一个聚集很细的电子束，并把它加速到很高的速度。
这个电子束以足够的能量撞击荧光屏上的一个小点，并使该点发光。
电子束离开电子枪，就在两副静电偏转板间通过。
偏转板上的电压使电子束偏转，一副偏转板的电压使电子束上下运动；另一副偏转板的电压使电子左右运动。
而这些运动都是彼此无关的。
因此，在水平输入端和垂直输入端加上适当的电压，就可以把电子束定位到荧光屏的任何地方。
Ⅲ示波管的电源为使示波管正常工作，对电源供给有一定要求。
规定第二阳极与偏转板之间电位相近，偏转板的平均电位为零或接近为零。
阴极必须工作在负电位上。
栅极G1相对阴极为负电位(—30V~—100V)，而且可调，以实现辉度调节。
第一阳极为正电位(约+100V~+600V)，也应可调，用作聚焦调节。
第二阳极与前加速极相连，对阴极为正高压(约+1000V)，相对于地电位的可调围为±50V。
由于示波管各电极电流很小，可以用公共高压经电阻分压器供电。
Ⅳ相关计算式设加速电场电压为U，偏转电场电压为U2,偏转电场两板间的距离为d，偏转电场电场强度为E，电子质量为m，偏转电场长度为l，电子所带电荷量为e，则e U1=12UU02 ,解之得U0=√2UU1U竖直方向加速度：U=UUU=UU2UU电场中竖直方向位移U2=UU122=U2U24U1U二、磁偏转相关理论受力特征：质量为m ，电荷量为q 的粒子以速度v 垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，所受磁场力（即洛伦兹力）使粒子的速度方向发生变化，而速度方向的变化反过来又使洛伦兹力的方向变化， 洛伦兹力是变力。
电子束的电偏转和磁偏转[1]
![电子束的电偏转和磁偏转[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/890200d06037ee06eff9aef8941ea76e58fa4a72.png)
电子束的电偏转和磁偏转Electrostatic Deflection of Electron Beam示波器中用来显示电信号波形的示波管和电视机、摄像机里显示图像的显像管、摄像管都属于电子束线管，虽然它们的型号和结构不完全相同，但都有产生电子束的系统和电子加速系统，为了使电子束在荧光屏上清晰的成像，还要设聚焦、偏转和强度控制系统。
对电子束的聚焦和偏转，可以利用电极形成的静电场实现，也可以用电流形成的恒磁场实现。
前者称为电聚焦或电偏转。
随着科技的发展，利用静电场或恒磁场使电子束偏转、聚焦的原理和方法还被广泛地用于扫描电子显微镜、回旋加速器、质谱仪等许多仪器设备的研制之中。
本实验在了解电子束线管的结构基础上，先讨论电子束的偏转特性及其测量方法。
【一】目的1．了解示波管的基本结构和原理。
2．研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。
【二】仪器电子束实验仪、稳压电源、MF-47万用表、数字万用表【三】原理(一)示波管的基本结构如图3-18-1所示，示波管由电子枪、偏转板和荧光屏三部分组成。
其中电子枪是示波管图1 示波管的基本结构H 、H —钨丝加热电极；A F —聚焦电极；C —阴极；1A —第一加速阳极； 2A —第二加速阳极；G —控制栅极； 1X 、2X —水平偏转板； 1Y 、2Y —垂直偏转板电子枪由阴极C 、栅极G 、第一加速阳极1A 、聚焦电极A F 和第二加速电极2A 等同轴金属圆筒（筒内膜片的中心有限制小孔）组成。
当加热电流从H 、H 通过钨丝，阴极C 被加热后，筒端的钡与锶氧化物涂层内的自由电子获得较高的动能，从表面逸出。
因为第一加速阳极1A 具有(相对于阴极C )很高的电压(例如1500伏)，在1A G C --之间形成强电场，故从阴极逸出的电子在电场中被电力加速，穿过 G 的小孔(直径约 l mm)，以高速度(数量级710米／秒)穿过1A 、2A F A 及筒内的限制孔，形成一束电子射线。
磁偏转与电偏转的区别
磁偏转与电偏转的区别【知识要点】洛仑兹力与电场力的比较 1、与带电粒子运动状态的关系带电粒子在电场中所受到的电场力的大小和方向，与其运动状态无关。
但洛伦兹力的大小和方向，则与带电粒子本身运动的速度紧密相关。
2、决定大小的有关因素电荷在电场中所受到的电场力 F ＝ qE ，与两个因素有关：本身电量的多少和电场的强弱。
运动电荷在磁场中所受到的磁场力，与四个因素有关：本身电量的多少、运动速度 v 的大小、速度 v 的方向与磁感应强度 B 方向间的关系 、磁场的磁感应强度B ． 3、方向的区别电荷所受电场力的方向，一定与电场方向在同一条直线上( 正电荷同向，负电荷反向 )，但洛伦兹力的方向则与磁感应强度的方向垂直。
一.热身训练例题1．如图所示，在虚线范围内，用场强为E 的匀强电场可使初速度为v 0的某种正离子偏转θ角．在同样宽度范围内，若改用匀强磁场（方向垂直纸面向外），使该离子通过该区域并使偏转角度也为θ，则磁感应强度为多少？离子穿过电场和磁场的时间之比为多少？1．B=0V E cosθ，θθsin二、讲练平台例题2．某空间存在着一个变化的电场和一个变化的磁场，电场方向向右（如图（a ）中由B 到C 的方向），电场变化如图（ｂ）中E-t 图象，磁感应强度变化如图（c ）中B-t 图象．在A 点，从t=1 s （即1 s ）开始，每隔2 s ，有一个相同的带电粒子（重力不计）沿AB 方向（垂直于BC ）以速度v 射出，恰能击中C 点，若BC AC 2=且粒子在AC 间运动的时间小于1 s ，求（1）图线上E 0和B 0的比值，磁感应强度B 的方向．（2）若第1个粒子击中C 点的时刻已知为（1+Δt ）ｓ，那么第2个粒子击中C 点的时刻是多少?解析：（1）3400=B E v ，磁场方向垂直纸面向外；（2）第2个粒子击中C 点的时刻为（2+3π·v d2）例题3．(04全国理综)空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，一带电量为+q 、质量为m 的粒子，在P 点以某一初速开始运动，初速方向在图中纸面内如图中P 点箭头所示。
电偏转和磁偏转的原理及应用
磁偏转和电偏转的原理及应用步入高二，我们学习了电和磁的相关知识，在这些知识中，包括了电偏转和磁偏转，而这两大块容又包括了很多应用，为了对电偏转和磁偏转有更深入的了解，我课题组对这两大部分进行了详细的研究，结果如下：一、电偏转相关理论受力特征：质量为m，电荷量为q的粒子以速度v0垂直射入电场强度为E的匀强电场中，所受电场力，与粒子的速度无关，是恒力。
运动规律：受力是恒定的，会使粒子做匀变速曲线运动——类平抛运动，其运动规律分别从垂直于电场方向和平行于电场方向给出。
偏转情况：粒子的运动方向所能偏转的角度，且在相等的时间偏转的角度是不相等的。
动能变化：由于电场力与粒子运动方向之间的夹角越来越小，粒子的动能将不断增大，且随时间的变化越来越快。
应用：示波管Ⅰ定义：示波管是电子示波器的心脏。
示波管的主要部件有：电子枪，偏转板，加速级，荧光屏，刻度格子。
Ⅱ工作原理:电子枪产生了一个聚集很细的电子束，并把它加速到很高的速度。
这个电子束以足够的能量撞击荧光屏上的一个小点，并使该点发光。
电子束离开电子枪，就在两副静电偏转板间通过。
偏转板上的电压使电子束偏转，一副偏转板的电压使电子束上下运动；另一副偏转板的电压使电子左右运动。
而这些运动都是彼此无关的。
因此，在水平输入端和垂直输入端加上适当的电压，就可以把电子束定位到荧光屏的任何地方。
Ⅲ示波管的电源为使示波管正常工作，对电源供给有一定要求。
规定第二阳极与偏转板之间电位相近，偏转板的平均电位为零或接近为零。
阴极必须工作在负电位上。
栅极G1相对阴极为负电位(—30V~—100V)，而且可调，以实现辉度调节。
第一阳极为正电位(约+100V~+600V)，也应可调，用作聚焦调节。
第二阳极与前加速极相连，对阴极为正高压(约+1000V)，相对于地电位的可调围为±50V。
由于示波管各电极电流很小，可以用公共高压经电阻分压器供电。
Ⅳ相关计算式设加速电场电压为U，偏转电场电压为U2,偏转电场两板间的距离为d，偏转电场电场强度为E，电子质量为m，偏转电场长度为l，电子所带电荷量为e，则e U1=12UU02 ,解之得U0=√2UU1U竖直方向加速度：U=UUU=UU2UU电场中竖直方向位移U2=UU122=U2U24U1U二、磁偏转相关理论受力特征：质量为m ，电荷量为q 的粒子以速度v 垂直射入磁感应强度为B 的匀强磁场中，所受磁场力（即洛伦兹力）使粒子的速度方向发生变化，而速度方向的变化反过来又使洛伦兹力的方向变化， 洛伦兹力是变力。
电偏转和磁偏转的规律、区别与应用
电偏转和磁偏转的规律、区别与应用作者：姜玉斌来源：《物理教学探讨》2008年第08期电偏转和磁偏转是电磁学中两种常见的偏转，它们相互联系又有区别，是高考的热点、复习的难点，下面从两种偏转的规律、区别以及在解题中的应用加以分析。
1 两种偏转的规律1.1 电偏转如图1所示，有一质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力），以初速度v0从两板中间进入匀强电场E，在电场力的作用下粒子运动发生了偏转，偏转角为θ，发生的侧移距离为y，已知极板长为L，两极板间距为d。
粒子在电场中做类平抛运动运动，与处理平抛问题方法相似，可以将粒子的运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动，列方程有水平方向：竖直方向：运动时间：t=Lv0 （粒子能从场中射出）（粒子打在极板上）侧移距离：偏转角正切：重要结论作粒子离开电场时速度的反向延长线，设交AB于O点，O点与A点间的距离为x，则x=ytanθ=L2,由此式可知，粒子从偏转电场中射出时，就好象是从极板的中间O点沿直线射出似的。
1.2 磁偏转如图2所示，有一质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力），以初速度v0进入匀强磁场B，在磁场力的作用下粒子运动发生了偏转，偏转角为θ。
粒子在磁场中做圆弧运动，由洛仑兹力提供向心力，设粒子的轨道半径为r，有轨道半径：偏转角：偏转角等于圆心角，即运动时间：2 两种偏转的区别电偏转与磁偏转分别是利用电场与磁场对运动电荷施加作用，从而控制其运动方向，由于电场和磁场对运动电荷的作用不同，所以两种偏转也不同。
类型问题电偏转磁偏转受力方面受到的电场力是恒力受到的洛仑兹力是变力运动方面类平抛运动匀速圆周运动（或圆弧运动）偏转方面偏转的角度受到θ能量方面电场力对粒子做正功，粒子的动能不断增加洛仑兹力对粒子不做功，粒子的动能不变3 两种偏转在解题上的应用3.1 已知场的情况，求粒子的运动情况题1 如图3所示的真空管中，电子从灯丝K发出（初速度不计），经电压为U1的加速电场加速后沿中心线进入两平行金属板M、N间的匀强电场中，通过偏转电场后打到荧光屏上的P点处，设M、N板间电压为U2，两板间距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，已知电子的电荷量为e，质量为m。
电偏转和磁偏转的原理及应用
和洛伦兹力平衡：
， 速度大小只有满足
的粒子才能沿直线匀速通
过。 用 途 ：质 谱 仪 的 重 要 组 成 ，剔 除 速 度 不 同 的 粒 子 ，提 高 检 测 精 度 ；根 据 带 电 粒 子
在 电 磁 场 中 能 够 偏 转 的 原 理 ，按 物 质 原 子 、分 子 或 分 子 碎 片 的 质 量 差 异 进 行 分 离 和 检 测物质组成的一类仪器。
Ⅳ质谱仪 概念：质谱仪又称质谱计，分离和检测不同同位素的 仪器。即根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物 质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质 组成的一类仪器。 原理：质谱仪能用高能电子流等轰击样品分子，使该 分子失去电子变为带正电荷的分子离子和碎片离子，这些 不同离子具有不同的质量，质量不同的离子在磁场的作用 下到达检测器的位置不同，其结果为质谱图。 结构：一般由进样系统、离子源、质量分析器、检测 器和记录系统等组成，还包括真空系统和自动控制数据处理等辅助设备。 作用对象：质谱仪的作用，就是把同一种元素的各种同位素都区分开来，同位素按质 量大小排列，形成一个"谱"。 应用：由于质谱分析具有灵敏度高，样品用量少，分析速度快，分离和鉴定同时进行 等优点，因此质谱技术广泛的应用于化学，化工，环境，能源，医药，运动医学，刑侦科学， 生命科学，材料科学等各个领域。
用途：它 是 基 于 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 工 作 的 ， 用 来 测 量 电导率大于 5μs/cm 的导电液体的流量，是一种测量导电介 质流量的仪表。除了可以测量一般导电液体的流量外，还可 以用于测量强酸、强碱等强腐蚀性液体和均匀含有液固两相 悬浮的液体，如泥浆、矿浆、纸浆等。
特点：电磁流量计密封性能好，还可用于自来水和地下 水道系统。而且测量过程不与流体接触，适于制药、生物化 学和食品工业。这种流量计还可检测血液流量。它的量程比约为 100:1，精度一般为 1%，由 于 这 种 传 感 器 必 须 保 持 管 道 内 电 阻 和 测 量 电 路 阻 抗 之 间 有 一 定 比 例 关 系 ，因 此 在制造上有一定困难。
4.9磁偏转和电偏转
1 1 二、“电偏转”与“磁偏转”的区别
例2 如图2所示，在虚线所示的宽度范围内，用场强为E 的匀强电场可使以初速度v 0垂直于电场入射的某种正离子(不计重力)偏转θ角．在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场，使该离子穿过磁场区域的偏转角度也为θ，则匀强磁场的磁感应强度大小为多少？
图2
答案
E cos θ
v 0
解析 设电场区域的宽度为d ，带电离子在电场中做类平抛运动． 离子在电场中的加速度为a ＝qE
m
垂直电场方向d ＝v 0t
沿电场方向的分速度为v y ＝at ＝qEd
m v 0
因为偏转角为θ，故有tan θ＝v y v 0＝qEd
m v 20
解得：d ＝m v 20tan θ
qE
离子在磁场中做匀速圆周运动，
q v 0B ＝m v 20
R
轨迹半径R ＝m v 0
qB
由图可得：sin θ＝d R ＝dqB
m v 0
2
2
由以上各式简化得：B ＝E cos θ
v 0
.。
8.3带电粒子在复合场中的运动
2.如图所示，在长方形abcd区域内有正交的电磁场，ab＝bc/2＝L， 一带电粒子从ad的中点垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从bc边 的中点P射出，若撤去磁场，则粒子从c点射出；若撤去电场，则粒子 将(重力不计)( )
A．从b点射出 B．从b、P间某点射出 C．从a点射出 D．从a、b间某点射出
(1)M、N两点间的电势差UMN； (2)粒子在磁场中运动的轨道半径r； (3)粒子从M点运动到P点的总时间t. [思路点拨] 根据粒子在不同区域内的运动特点和受力特点画出轨 迹，分别利用类平抛和圆周运动的分析方法列方程求解．
[自主解答] (1)设粒子过 N 点时的速度大小为 v，有vv0＝cos θ v＝2v0 粒子从 M 点运动到 N 点的过程，有 quMN＝12mv2－12mv20， UMN＝3m2qv20. (2)粒子在磁场中以 O′为圆心做匀速运动， 半径为 O′N，有 qvB＝mrv2，r＝2qmBv0.
律求解． ③当带电粒子做复杂曲线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律 求解． ④对于临界问题，注意挖掘隐含条件．
2．复合场中粒子重力是否考虑的三种情况 (1)对于微观粒子，如电子、质子、离子等，因为其重力一般情况 下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些实际物体， 如带电小球、液滴、金属块等一般应当考虑其重力．
(3)由几何关系得 ON＝rsin θ
设粒子在电场中运动的时间为 t1，有 ON＝v0t1
t1＝
3m qB
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期 T＝2qπBm
设粒子在磁场中运动的时间为 t2，有 t2＝π2－πθT，故 t2＝23πqmB
t＝t1＋t2，t＝3
3＋2πm 3qB .
[答案]
电子束的电偏转和磁偏转研究
电子束的电偏转和磁偏转研究示波器中用来显示电信号波形的示波管和电视机、摄像机里显示图像的显像管、摄像管都属于电子束线管，虽然它们的型号和结构不完全相同，但都有产生电子束的系统和电子加速系统，为了使电子束在荧光屏上清晰的成像，还要设聚焦、偏转和强度控制系统。
对电子束的聚焦和偏转，可以利用电极形成的静电场实现，也可以用电流形成的恒磁场实现。
前者称为电聚焦或电偏转。
随着科技的发展，利用静电场或恒磁场使电子束偏转、聚焦的原理和方法还被广泛地用于扫描电子显微镜、回旋加速器、质谱仪等许多仪器设备的研制之中。
本实验在了解电子束线管的结构基础上，讨论电子束的偏转特性及其测量方法。
【实验目的】1.了解示波管的构造和工作原理，研究静电场对电子的加速作用。
2.定量分析电子束在横向匀强电场作用下的偏转情况。
3.研究电子束在横向磁场作用下的运动和偏转情况。
【实验原理】1.小型电子示波管的构造电子示波管的构造如图1所示。
包括下面几个部分：(1)电子枪，它的作用是发射电子，把它加速到一定速度并聚成一细束；(2)偏转系统，由两对平板电极构成。
一对上下放置的Y 轴偏转板(或称垂直偏转板)，一对左右放置的X 轴偏转板(或称水平偏转板)； (3)荧光屏，用以显示电子束打在示波管端面的位置。
以上这几部分都密封在一只玻璃壳之中。
玻璃壳内抽成高真空，以免电子穿越整个荧光屏图1 示波管结构图F -灯丝 K -阴极 G 1，G 2- 控制栅极 A 1-第一阳极A 2-第二阳极 Y -竖直偏转板 X -水平偏转板管长时与气体分子发生碰撞，故管内的残余气压不超过610-大气压。
电子枪的内部构造如图2所示。
电子源是阴极，图中用字母K 表示。
它是一只金属圆柱筒，里面装有加热用的灯丝，两者之间用陶瓷套管绝缘。
当灯丝通电时可把阴极加热到很高温度。
在圆柱筒端部涂有钡和锶氧化物，此材料中的电子在加热时较容易逸出表面，并能在阴极周围空间自由运动，这种过程叫热电子发射。
电子束的电偏转与磁偏转
电子束的电偏转与磁偏转【实验原理】1、电子示波管实验中所采用的电子示波管型号是8SJ45J，就是示波器中的示波管。
通常用在雷达中。
它的工作原理与电视显像管非常相似，这种管子又名阴极射线管（CRT）或者电子束示波管。
在近代科学技术许多领域中都要用到，是一种非常有用的电子器件。
电子示波管的构造如图1所示。
包括下面几个部分：G2A2V2KV1A1G1（1）电子枪，它的作用是发射电子，把它加速到一定的速度并聚成一细束；（2）偏转系统，由两对平板电板构成，一对上下放置的叫Y轴偏转板或垂直偏转板，另一对左右放置的是X轴偏转板或水平偏转板；（3）荧光屏，用以显示电子束打在示波管端面的位置。
所有这几部分都密封在一只玻璃外壳中，玻璃管壳内抽成高度真空，以避免电子与空气分子发生碰撞引起电子束的散射。
电子源是阴极，图1中用字母K表示。
它是一只金属圆柱筒，里面装有一根加热用的钨丝，两者之间用陶瓷套管绝缘。
当灯丝通电时（6.3伏交流电）把阴极加热到很高温度，在圆柱筒端部涂有钡和锶的氧化物，这种材料中的电子由于加热得到足够的能量会逸出表面，并能在阴极周围空间自由运动，这种过程叫热电子发射。
与阴极共轴布置着四个圆筒状电极，其中有几个中间带有小孔的隔板。
电极G1称为控制栅，正常工作时加有相当于阴极K大约0~30伏的负电压，它产生一个电场是要把阴极发射出来的电子推回到阴极去。
改变控制栅极的电位可以限制穿过G上小孔出去的电子数目，从而控制电子束的强度。
8SJ45J示波管的电极G2与A2联一起，现称之为加速电极A2，两者相当于K加有同一电压V2，一般约有几百伏到几千伏的正电压。
它产生一个很强的电场使电子沿电子枪轴线方向加速。
8SJ45J示波管的电极A1为聚焦电极，在正常使用情况下具有电位V1（相当于K），大小介于K和A2的电位之间。
在G2和A1之间以及A1和A2之间形成的电场把电子束聚焦成很细的电子流，使它打在荧光屏上形成很小的一个光点。
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电偏转与磁偏转的比较
湖北安陆二中王磊2016-6-12
所谓电偏转与磁偏转是指分别运用电场和磁场对运动电荷施加作用力，从而控制其运动方向。
但电场和磁场对运动电荷的作用特点不一样，这两种偏转右明显的区别。
一．电偏转
带电粒子以一定的速度垂直于电场线进入电场，仅在电场力作用下发生偏转
1.受力情况：电场力F=Eq 大小、方向均不变
2.运动情况：类平抛运动，运动轨迹为抛物线
3.运动图像如右图
4动能变化：电场力与速度方向的夹角越来越小，动能不
断增大且增加得越来越快。
5求解方法：垂直于电场方向是一个匀速直线运动，沿电
场方向是一个匀加速直线运动
⑴运动时间:t=L/v0
⑵偏移量:y=at2/2,a=Eq/m,∴y=EqL2/2mv02
⑶偏转角:tanθ=v y/v x,v y=at,∴tanθ=EqL/mv o2
二．磁偏转
带电粒子以一定的速度垂直于磁感应线进入磁场，仅在洛伦兹力作用下发生偏转
1.受力情况：洛伦兹力F=qvB 大小不变，方向随速度的方向的改变而不断改变,且总有洛伦兹力的方向与速度的方向垂直
2.运动情况：匀速圆周运动，轨迹为园或园的一部分。
3.运动图像：如右图
4.动能变化：洛伦兹力不做功，动能总保持不变。
5.求解方法：结合园的几何知识通过对圆周运动讨论求
解，一般思路是，“找圆心，画轨迹，求半径，结合几何
知识求解”
⑴运动时间:t=θT/2π
⑵偏移量:y=r-(r2-L2)1/2,r=mv0/qB
⑶偏转角:sinθ=L/r。