例析电、磁偏转的几种情形
实验十三 电子束线的电偏转与磁偏转
实验十三电子束线的电偏转与磁偏转一、实验目的1.了解电子束线的产生、调节和偏转原理。
3.了解磁场对电子运动的影响。
二、实验原理电子束线是一束加速的电子流，是通过电子枪中的热阴极发射大量的电子，通过电子加速管的阳极电压加速，并通过管中一些特定的结构，如聚焦器，透镜，偏转板等来调节。
在热阴极上施加较高电压，热阴极表面极易发射电子，使电子从热阴极射出，在加速管中通过阳极电压加速。
加速度与阳极电压成正比，电流与电子流密度成正比。
2.电子束线的电偏转电偏转是指通过电场对电子束线中的电子进行偏转。
当电子束通过一个带电和平板时，电子束中的电子会受到力的作用，在水平方向受到电场力F=E×q，其中 E 为电场强度，q 为电子所带电荷量。
力的方向始终垂直于电子运动的方向，所以电子束线将被打向与电场垂直的方向。
三、实验器材与装置万用电表、电子学实验箱、电子束线管、CRO 示波器等。
四、实验步骤1.检查实验仪器和所需的全部元器件，按照电路接线图连接好实验电路，并保证电子枪稳定工作。
2.将电子束管放在实验台上，调节相应的管电压并调整其成一个垂直的红色线，以便后续实验调整方便。
3.接通电路电源，在电子束线管中加入直流电压，使电子流从阳极发射管流经偏转器以及磁偏转器，最后击中荧光屏上。
4.打开示波器，调整亮度，聚焦和辉度，直到荧光屏上显示出一个明亮的光点。
5.调整偏转电压和磁场的大小，使电子流在荧光屏上绘制出一个稳定的图形，记录下相应偏转电压和磁场强度。
6.通过更改偏转器的输出信号并记录不同输入电压下电子束的偏转量，记录实验数据并计算出电偏转的比率。
7.更改磁偏转器的输入电流并记录荧光屏上的偏转量，计算出该磁场的磁感应强度。
五、实验注意事项1.注意安全，使用仪器前应检查仪器是否运行正常。
2.要经常检查电子束线管的压力，确保其正常工作。
3.调节偏转电压和磁场强度时，一定要谨慎，防止电子束过大而烧毁设备。
4.记录每次实验的数据，做好实验报告。
带电粒子在电磁场中运动的实际应用
带电粒子在电磁场中运动的应用1、电视机电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。
电子束经过电压为U 的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区。
磁场方向垂直于圆面。
磁场区的中心为O ，半径为r 。
当不加磁场时，电子束将通过O 点而打到屏幕的中心M 点。
为了让电子束射到屏幕边缘P ，需要加磁场，使电子束转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B 应为多少？矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
解析： 电子在磁场中沿圆弧运动，如图所示，圆心为O ′，半径为R 。
以v 表示电子进入磁场时的速度，m 、e 分别表示电子的质量和电量，则221mv eU = R mv evB 2= Rr tg =2θ由以上各式解得 221θtg e mU r B =2、电磁流量计电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。
为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a 、b 、c ，流量计的两端与输送液体的管道相连接（图中虚线）。
图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所答案： A3、质谱仪几种常见质谱仪类型考题的解析质谱仪的工作原理，通过对微观带电粒子在电磁场中的运动规律的测量来得到微观粒子的质量。
带电粒子在电场中受到库仑力，在磁场中受到洛仑兹力。
由于力的作用，微观粒子会具有加速度，以及与加速度对应的运动轨迹。
微观粒子质量不同时，加速度以及运动轨迹就会不同。
通过对微观粒子运动情况的研究，可以测定微观粒子的质量。
一、单聚焦质谱仪仅用一个扇形磁场进行质量分析的质谱仪称为单聚焦质谱仪，单聚焦质量分析器实际上是处于扇形磁场中的真空扇形容器，因此，也称为磁扇形分析器。
1．丹普斯特质谱仪如下图，原理是利用电场加速221mv qU =，磁场偏转r mv qvB 2=，测加速电压和和偏转角和磁场半径求解。
例1 质谱仪是一种测带电粒子质量和分析同位素的重要工具，现有一质谱仪，粒子源产生出质量为m 电量为的速度可忽略不计的正离子，出来的离子经电场加速，从点沿直径方向进入磁感应强度为B 半径为R的匀强磁场区域，调节加速电压U 使离子出磁场后能打在过点并与垂直的记录底片上某点上，测出点与磁场中心点的连线物夹角为θ，如图所示。
实验十三电子束线的电偏转与磁偏转-8页文档资料
实验十三 电子束线的电偏转与磁偏转实验目的1．研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。
2．了解电子束线管的结构和原理。
实验仪器SJ —SS —2型电子束实验仪。
实验原理在大多数电子束线管中，电子束都在互相垂直的两个方向上偏移，以使电子束能够到达电子接受器的任何位置，通常运用外加电场和磁场的方法实现，如示波管、显像管等器件就是在这个基础上运用相同的原理制成的。
1．电偏转原理电偏转原理如图4－17－1所示。
通常在示波管（又称电子束线管）的偏转板上加上偏转电压V ，当加速后的电子以速度v 沿Z 方向进入偏转板后，受到偏转电场E （Y 轴方向）的作用，使电子的运动轨道发生偏移。
假定偏转电场在偏转板l 范围内是均匀的，电子作抛物线运动，在偏转板外，电场为零，电子不受力，作匀速直线运动。
在偏转板之内 22)(2121vZ m eE at Y == （4－17－1）式中v 为电子初速度，Y 为电子束在Y 方向的偏转。
电子在加速电压V A 的作用下，加速电压对电子所做的功全部转为电子动能，则A eV mv =221。
将E ＝V ／d 和v 2代入（4－17－1）式，得dV VZ Y A 42=电子离开偏转系统时，电子运动的轨道与Z 轴所成的偏转角ϕ的正切为dV Vl dZdY tg A lx 2===ϕ （4－17－2）设偏转板的中心至荧光屏的距离为L ，电子在荧光屏上的偏离为S ，则LS tg =ϕ代入（4－17－2）式，得dV VlL S A 2= （4－17－3）由上式可知，荧光屏上电子束的偏转距离S 与偏转电压V 成正比，与加速电压V A 成反比，由于上式中的其它量是与示波管结构有关的常数故可写成Ae V V k S = （4－17－4）k e 为电偏常数。
可见，当加速电压V A 一定时，偏转距离与偏转电压呈线性关系。
为了反映电偏转的灵敏程度，定义)1(Ae V k VS ==电δ （4－17－5）电δ称为电偏转灵敏度，单位为毫米/伏。
专题38 电磁三大现象(解析版)
专题38 电磁三大现象电磁学在中考中是必考的内容，也是是进一步学习高中知识的基础。
电磁三大现象是中考中常常出现的考题，由于三大现象有很多相似之处，所以是中考最常考的知识点。
中考中占2——5分左右。
一、电流的磁效应：1、奥斯特实验：将一通电直导线平行地置于小磁针正上方，通电时小磁针发生偏转（如图甲），断电时小磁针转回到指南北的方向（如图乙），说明通电直导线周围存在磁场；通电电流方向相反，小磁针偏转方向也会发生改变，说明磁场方向与电流方向有关（如图丙）。
通电导体周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫电流的磁效应。
2、通电直导线周围的磁场、螺线管的磁场（1）通电直导线周围的磁场：特点：直线电流周围的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆。
（2）通电螺线管周围的磁场：①通电螺线管周围存在磁场，螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似。
②通电螺线管的磁感线方向在螺线管外部是从N极到S极，在螺线管内部是从S极到N极，考点透视迷津点拨与点对点讲练构成闭合曲线。
③螺线管磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关，电流越大，匝数越多，磁性越强。
④螺线管N、S极与电流方向有关，电流方向改变，螺线管N、S极跟着改变。
螺线管N、S 极与电流方向之间的关系可以用安培定则来判断：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。
例题1 （2021黑龙江哈尔滨）如图，请根据通电螺线管附近静止小磁针的指向，用箭头在A点标出磁感线方向，在B点标出电流方向。
【答案】见解析。
【解析】磁针的左端为N极，则是S极靠近螺线管左端，根据磁极间相互作用规律可知，螺线管的左端为N极。
由于磁体外部磁感线是从N极出发回到S极，故A点的磁感线方向是从左向右；根据安培定则，用右手大拇指指向螺线管左端（N极），四指弯曲方向为电流方向，则螺线管中电流是从右端流入、左端流出，故B点电流方向是向下。
如图：。
【点拨】根据安培定则可知，已知电流方向、绕法就可以判断螺线管的N、S极和周围的磁感线的方向、周围小磁针的N、S极指向；反过来，也可以判断。
高中物理电磁偏转问题分析
高中物理电磁偏转问题分析【摘要】电磁偏转问题是高中物理中一个重要的研究课题。
本文首先介绍了电磁偏转问题的概念及其在物理学中的重要性。
接着详细分析了电磁场对带电粒子的作用，以及电磁偏转实验的原理。
在数学分析部分，对电磁偏转问题进行了深入探讨，并指出了实验中可能存在的误差来源。
结合实验过程中的问题，提出了解决方法。
在总结了电磁偏转问题分析的重点，并展望了未来电磁偏转问题研究的发展方向。
通过本文的介绍，读者可以全面了解电磁偏转问题的相关知识，掌握解决该问题的方法，并对未来研究方向有所启示。
【关键词】电磁偏转问题、高中物理、带电粒子、实验原理、数学分析、误差分析、解决方法、重点总结、发展方向。
1. 引言1.1 介绍电磁偏转问题电磁偏转问题是指当带电粒子穿过电磁场时，由于受到电场和磁场的共同作用，其运动轨迹受到偏转的现象。
这个现象在物理学中具有重要的意义，不仅在基础理论研究中被广泛应用，还在实际的实验和技术中得到了广泛的应用。
电磁偏转问题是研究电磁场对带电粒子作用的一个重要方面。
通过研究电磁偏转问题，我们可以深入了解电磁场对带电粒子的影响以及粒子在电磁场中的运动规律。
这对于我们理解物质的本质、探索微观世界具有重要的意义。
在实际应用中，电磁偏转问题也被广泛应用于实验和技术中。
质谱仪、粒子加速器等设备都利用了电磁偏转问题的原理。
深入研究电磁偏转问题，不仅可以推动基础理论的发展，还可以促进实验技术的进步，为科学研究和工程应用提供重要的支撑。
1.2 阐述电磁偏转问题的重要性电磁偏转问题在物理学领域中具有重要意义。
通过研究电磁偏转问题，可以深入理解电磁场对带电粒子的作用机制，进而揭示出更多深层次的物理规律。
电磁偏转实验的原理和数学分析为我们提供了解决实际问题的关键方法和思路，有助于提高我们对电磁现象的认识和掌握。
在实验过程中可能存在的误差和解决方法的探讨，则有助于我们更准确地进行实验，并获得可靠的结果。
电磁偏转问题的研究有助于促进我们对电磁理论的发展，推动科学技术的进步，为人类的发展与进步提供更多有益的启示和指导。
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。
高中物理电磁偏转问题分析
高中物理电磁偏转问题分析
电磁偏转是指利用磁场对带电粒子进行偏转的一种现象，其中带电粒子可以是电子、
质子或其他离子。
在物理学中，电磁偏转在电子加速器、质谱仪等领域都有重要应用。
在高中物理学习中，电磁偏转主要涉及粒子在匀强磁场中运动的问题。
在匀强磁场中，带电粒子受到的洛伦兹力是垂直于其速度方向和磁场方向的，其大小和方向由费米左手规
则来确定。
电磁偏转的应用主要包括磁聚焦、磁偏转和磁场测量等。
在磁聚焦中，利用磁场能够
使带电粒子的运动轨道向聚焦点汇聚；在磁偏转中，可以利用不同的磁场对不同种类的带
电粒子进行分类，从而达到物质分离的目的；在磁场测量中，则可以通过测定带电粒子在
磁场中运动的轨迹来确定磁场强度和方向等相关参数。
因此，在高中物理学习中，电磁偏转的掌握是十分重要的。
需要掌握磁场中带电粒子
的运动规律、磁场和电场的相互作用、电磁波和光的物理性质等相关知识，同时也需要进
行大量的实际操作和探究来加深对电磁偏转的理解。
实验—电子束线的电偏转与磁偏转
实验—电子束线的电偏转与磁偏转实验—电子束线的电偏转与磁偏转实验目的本次实验旨在掌握电子束线的电偏转与磁偏转的基本知识，了解电子束线的基本特性和实验过程中的注意事项。
实验器材电子束管、电源、偏转板、磁场装置、示波器、直尺、刻度尺、通用电表等。
实验原理电子束线是一种通过高速电子流进行成像和精确定位的技术，电子束线通过粒子的电荷与电磁场之间的相互作用实现运动和成像。
在电子束线中，电偏转与磁偏转是重要的物理现象，它们分别可以用电场和磁场控制电子束的方向和位置。
电偏转是利用电场对电子束进行转向的原理。
将带有电荷的物体置于电场中，电场力作用于物体的电荷，使其受到力的作用，并向电场较强的地方运动。
在电子束线中，同样可以通过电场的作用控制电子流的方向和位置。
电子束管内的电子在经过偏转板后，会发生偏转，根据电压和偏转板的位置可以控制电子束的偏转程度和方向。
磁偏转则是利用磁场对电子束进行转向的原理。
当电子被置于具有磁性的物质中时，它们会受到磁力的作用，这是一种自然现象。
在电子束线中，利用此特性可以实现磁偏转，控制电子束的方向和位置。
在电子束管内加入垂直于电子束方向的磁场，可以使电子受到力的作用，并偏转到一个方向。
因此，电偏转和磁偏转是电子束线中非常重要的现象，能够促进成像技术的进步和增强成像的精度。
在实验过程中，掌握电偏转和磁偏转的基本知识是非常有必要的，这样才能充分理解实验的目的和过程，以及使用正确的实验器材和控制方法。
实验步骤1. 准备实验器材。
将电子束管插在底座上，并连接电源和示波器等设备。
将偏转板和磁场装置放在电子束管的前面，将它们与电源链接。
2. 使用电偏转。
对电源进行调节，使得偏转板上的电压逐渐增大，然后缓慢调整偏转板的位置，观察电子束的偏移程度和方向是否与预期相同。
如果发现电子束的偏转方向相反，则应将偏转板朝相反方向移动，直到电子束偏向我们所需的方向。
3. 使用磁偏转。
对电源进行调节，增大磁场的强度，观察电子束是否发生偏转。
有界磁场区域偏转问题汇总
直线线边界平行边界圆形边界磁场径向射入，径向射出结论：对准圆心射入，速度越大，偏转角和圆心角都越小，运动时间越短磁聚焦和磁发散磁发散磁聚焦当磁场圆半径R 与轨迹圆半径r 相等时，平行于切线，聚焦于切点最小面积当粒子圆半径R＞磁场圆半径r时，粒子在磁场中运动最长时间为弦长对应时间当粒子圆半径R＜磁场圆半径r时，粒子在磁场中运动时磁场圆与轨迹圆的交线为粒子圆的直径时，粒子离开磁场时位置距出发点最远动态圆的半径不变，绕圆上一点旋转，此时动态圆的原心为一半径为R的圆。
对应问题类型为：一群粒子以同一速率沿各个方向入射动态圆的半径发生变化，从圆上一点向外扩张。
这类问题抓住两个要点：①刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中的运动轨迹与边界相切②不管速率变化还是一定，圆周角越大，对应时间越长粒子与边界的范围问题三角形边界多解性问题正方形边界一、带电粒子在圆形磁场中的运动结论1：对准圆心射入,必定沿着圆心射出结论2：对准圆心射入，速度越大，偏转角和圆心角都越小，运动时间越短。
结论3：运动半径相同(v相同)时，弧长越长对应时间越长。
结论4：磁场圆的半径与轨迹圆的半径相同时,“磁会聚”与“磁扩散”题型一、对准圆心射入例1 电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。
电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示。
磁场方向垂直于圆面。
磁场区的中心为O，半径为r。
当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点。
为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B应为多少？要点提示如图所示例2：在圆形区域的匀强磁场的磁感应强度为B，一群速率不同的质子自A点沿半径方向射入磁场区域，如图所示，已知该质子束中在磁场中发生偏转的最大角度为1060，圆形磁场的区域的半径为R，质子的质量为m，电量为e，不计重力，则该质子束的速率范围是多大？要点提示变1．在圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场．从磁场边缘A点沿半径方向射人一束速率不同的质子，对这些质子在磁场中的运动情况的分析中，正确的是：A.运动时间越长的，在磁场中通过的距离越长B.运动时间越短的，其速率越大C.磁场中偏转角越小的，运动时间越短D.所有质子在磁场中的运动时间都相等参考答案 BC题型二、偏离圆心射入（定圆旋转法）定圆旋转带电粒子从坐标原点以大小不变而方向变化的速度射入匀强磁场中，把其轨迹连续起来观察可认为是一个半径不变的定圆，根据速度方向的变化以入射点为轴在旋转例1 如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，PQ为该磁场的右边界线，磁场中有一点O到PQ的距离为r。
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。
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1 例析电、磁偏转的几种情形
带电粒子的电、磁偏转问题在《考纲》中是Ⅱ级要求，也是历年高考考查的重点和热 点.处理电偏转的基本思路与处理平抛运动的思路完全相同，处理磁偏转的基本思路是“画草图、找圆心、定半径”. 下面介绍带电粒子电、磁偏转的五种情形.
1.两次电偏转分别引起x 、y 偏移
例1 从阴极K 发射出的电子经电势差为05000U =V 的电场加速后，沿平行于板面的方向射入两组平行金属板中，如图1所示，两组平行金属板相互垂直，A B 、两板水平，C D 、两板竖直，两组平行金属板大小相同，板长1L =10cm ，板间距离4d =cm ，在距A B 、平行金属板275L =cm 处放置一张有直角坐
标系的记录纸.整个装置放在真空中，电子
的初速度不计.
（1）若只在水平金属板A B 、上加
11000U =V 的直流偏转电压（电势A ϕ＞
B ϕ）
，则电子离开平行板时，竖直方向上偏转的位移S 是多大？ 图1
（2）若在水平金属板AB 、CD 上同时加上直流电压11000U =V （电势A ϕ＞B ϕ，C ϕ＞
D ϕ）
，求电子打在记录纸上的坐标位置.
图2 图3
解析：（1）从阴极K 发射出的电子在0U 中加速，有：2002
1mv qU =
.① 电子在平行金属板中做类平抛运动，有：t v L 01=，②。