金属逸出功的测量5

PAGEPAGE1荷质比测量探究：测定电子荷质比，并与公认值比较磁控管法原理简介：测量电子荷质比的方法有很多，这里主要是利用电子在电磁场中的运动来测量。将理想二极管的阴极通以电流加热，并在阳极外加以正电压，在连接这两个电极的外电路中将有电流通过。将理想二极管置于磁场中，二极管中径向运动的电子将受到洛仑兹力的作用而作曲线运动。当磁场强度达到一定值时，作曲线运动的径向电子流将不再能达到阳极而“断流”。只要实验中测定出一定电压时，使阳极电流截止时的临界磁场，就可以求出电子的荷质比。这种测定电子荷质比的方法称为磁控管法。理论公式：，式中的和分别为阳极和阴极的半径，为理想二极管阳极电流“断流”时螺线管的临界磁感应强度，它的大小为：。（式中为螺线管的励磁电流）实验要求：任意选定五个不同的电压，各测一次。数据处理要求：计算电子的荷质比，并与公认值比较。Ua=5V;IsmA0.170.1750.1850.190.1920.194IamA14814813311110192IsmA0.1950.20.2050.210.2150.22IamA87664227157最大斜率为：5000;拟合中间曲线为Y=-5000x+1062X=0.183A; Ua=4.5VIaA0.160.170.180.1830.1840.185IsmA14614612110410096IaA0.1860.190.20.210.22IsmA937334102最大斜率为：4000;拟合中间曲线为Y=-4000x+864X=0.179A; Ua=4VIaA0.150.160.170.180.1810.182IsmA146146124827572IaA0.1830.1850.190.20.21IsmA676039144最大斜率为：5000; 拟合中间曲线为Y=-5000x+1042X=0.177A;Ua=3.5VIaA0.1550.160.170.1710.173IsmA127127868172IaA0.1740.180.190.20.21IsmA706245171最大斜率为：5000; 拟合中间曲线为Y=-5000x+996X=0.175A;Ua=3VIaA0.1350.140.150.1510.155IsmA144144126123108IaA0.1740.180.190.20.21IsmA706245171最大斜率为：4000;拟合中间曲线为Y=-4000x+804X=0.164A; Ua=2.5VIaA0.1150.120.1250.1350.1450.147IsmA144144144136110101IaA0.1490.1530.1550.1650.175IsMa9280703914最大斜率为：4500; 拟合中间曲线为Y=-4500x+770X=0.157A;Ua=2VIaA0.1150.1210.1250.130.140.147IsmA14414414414212799IaA0.1480.14790.1510.160.171IsmA9590835223最大斜率为：5000; 拟合中间曲线为Y=-5000x+1000X=0.138A;由图解法求、和Ua(V)22.533.544.55I(A)0.1830.1790.1770.1750.1640.1570.155I*I0.0334890.03240.0320410.0306250.0268960.0246490.019182图中拟合到的直线的方程为：F（x）=192x-2.03由计算得：K=4.40*10^-4所以e/m=1.86*10^11C/kg;通过查找资料可知：荷质比标准值为1.76*10^11C/kg误差为5%思考：实验中因为电子运动距离很小所以假设电子匀速运动。但电子实际不是匀速运动。而测量结果也偏大，是否二者之间是否有联系？而且磁场强度B也是一个近似公式，是否也会有影响呢？经过查阅资料和推导，得到了一些结论。（2）空间电荷效应法当带电粒子束电荷密度较大时会产生空间电荷效应。以二极管为例，电子受阳极电位的加速自阴极发射出来以后，电子电荷会影响阴极与阳极间的电位分布。如果忽略电子的初速，最终稳定的电位分布将使阴极面上电场强度为零。在这种情况下，从阴极支取的电流称为空间电荷限制电流。求解泊松方程，可得在空间电荷限制条件下，共轴圆柱形二极管阴极电流强度为：式中为二极管的阳极－阴极间的电压，为阳极——阴极间的距离，为二极管的半径。实验要求：完成下表的数据测量1.002.003.004.005.006.007.001.002.835.208.0011.2014.7018.50数据处理要求：按上表数据作出的图线。从图求得直线斜率后，计算出电子的荷质比，并与公认值比较。※桌面上的励磁电源和线圈是在磁控管法测定电子荷质比实验中用的，测电子逸出功时无需使用。注意事项1．灯丝电流不超过0.80安。2．实验结束后，将仪器面板上的电位器逆时针旋转到底再关闭仪器的电源。