实验九 电子束实验
带电粒子在电场和磁场中的运动，在近代科学技术应用中，是许多领域中都经常遇到的一种物理现象。示波器中用来显示电信号波形的示波管，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。前者称为电聚焦和电偏转，后者称为磁聚焦和磁偏转。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之中。在下面一系列实验中，我们要研究电子在各种电场和磁场中的运动规律。实验的主要内容是：
实验1：研究电场对电子的加速，电子束在匀强电场作用下的偏转。
实验2：纵向不均匀电场对电子束的聚集作用。
实验3：电子束在横向磁场作用下的偏转。
实验4：电子在纵向磁场中作螺旋运动的规律及电子荷质比的测定。
实验中采用的电子示波管型号8SJ3J ，就是示波器中的示波管。电子示波管的构造如图1所示。
当加热电流通过灯丝时，阴极
K 被加热并发射电子，栅极G 加
上相对于阴极为负的电压，调节栅极电压的大小，可以控制阴极发射电子的多少，即控制光点的亮度。第一阳极1A 相对于阴极K 有很高的电压（约1 500V ）用以加速电子；第二阳极2A 与第一阳极1
A 之间构成聚焦电场，使发散的电子束在聚焦电的作用下汇聚起来，打在荧光屏上发出荧光。X 、Y 偏转板是2对分别平行且相互垂直的金属极，在平行板上加不同的电压控制荧光屏上的光点的位置。光点移动距离的大小与加在偏转板上的电压成正比。
实验1 电子束的加速和电偏转
【实验原理】
电子是带负电的粒子，电子在电场中受到库仑力的作用，力的方向和电场方向相反。本实验研究电子在电场中的加速和偏转。
若电子原来具有一定的速度。如果电场方向和电子运动方向平行，电子在电场力的作用下将加速或减速。我们取一个直角坐标系来研究电子的运动，令Z 轴沿阴极射线管的管轴方向，从荧光屏看X 轴为水平方向，Y 轴为垂直方向。
A １-第一阳极 A ２-第二阳极 f-灯丝
G-栅极 K-阴极 X 、Y-偏转转板
图1 电子射线示波管
认为从电子枪阴极发射出来的电子的初速为零。管中阳极2A 相对于阴极K 具有几百甚至几千伏的正电位2V ，它产生的电场使得以阴极K 发散出来的电子沿轴向加速。电子从2A 射出的动能为：
2
212
z m v eV （1—1）
电子在两偏转板之间穿过时，如果两板间电位差为零，电子笔直地穿过偏转板之间打在荧光屏中央（假定电子枪瞄准得很好）形成一个小亮斑；
现在来看一种情况，如果电场方向和电子运动方向垂直，电子在该电场作用下将要发生偏转。图2表示了电子在垂直电场作用下的偏转情况。
图2 电子在垂直电场作用下的偏转情况
我们来看一下电偏转系统中偏转电场的形成与简化：在两排平行板间加电压d V 就可以形成电场。偏转板长度为，两电极相距为d ，当平行板间的距离d 比长度小得多时，可以认为它形成的空间电场是均匀的，且在平行板的界外电场为零。
电偏转的原理:电子在均匀电场内以Z v 从平行于板的方向进入电场，在电场力的作用下, 它将获得一纵向的速度Y v ，但不改变轴向速度分量Z v 。在y 方向（垂直Z v 方向）产生偏离位移。
2
2
2
1
222d d Z Z eV eV l l y at m d v m v d
??===
??? （1—2） d V —偏转电压（平行板间电位差） d —板间距离
—板长
电子离开电场后不受电场力作用,将作匀速直线运动，等效直接从A 点（极板中点
位置）直接射出（如图2所示），直线的倾角就是电子偏转区后的速度方向。荧光屏上亮斑在垂直方向偏转距离D （忽略荧光屏的微小弯曲）为：。
''''2
2222d y z d z z z
eV l v m d v eV l l l l l D L tg L L L v v m dv θ??
?
??????
????=+=+=+?
=+ ? ? ? ???????
?? 令
'
2
l L L += 有 2
d Z
eV lL D m dv =
（1—3）
将公式（1）代入（3）式有 2
2d d V lL D S V dV =
=?电 （1—4）
S 电称为示波管的电偏转灵敏度：
2
2lL S dV =
电 （1—5）
这一式子表明，偏转量随d V 增加而增加，还与成正比，电极板愈长偏转电场作用的时间愈长，引起的偏转愈大。偏转量与d 成反比，两平行板的距离愈大，在给定电位差下所产生的偏转电场愈小。2V 增大时，偏转电场作用的时间减少，电子的偏转量就减少。
【实验内容】
1．水平偏转的测量(左、右偏转分别记录)：保持加速电压2V 和聚焦电压1V 不变，测量
x D 随d x V 的变化，每0.5cm 测量一次。画出x D （或tg θ）随d x V 变化的曲线。该曲线为
何形状，为什么？注意记下2V ，1V 的数值。（示波管的阴极到屏距L +/2l 为0.199m ）
2．改变加速电压，重新测量水平偏转：改变2V 的大小，再调节1V 到最佳聚焦，重复观察x D （或tg θ）与d x V 的关系，你能否预计这时曲线图形与上次有何不同，至少对两个以上2V 值进行重复测量。画出x D （或tg θ）随d x V 的变化曲线把这些曲线画在同一张座标纸上，利用公式（4），你能预计会得到怎样的吗？
3．垂直偏转的测量（上、下偏转分别记录）：保持加速电压2V 和聚焦电压1V 不变，测量y D 随dy V 的变化。画出y D （或tg θ）随dy V 变化的曲线。注意记下2V ，1V 的数值。
实验2 电子束的聚集和辉度控制
人们最初提出的产生电子束的方法是让电子束穿过一个小孔，只要孔径足够小，原则上可形成很细的电子束。然而这种方案是行不通的。因为热电子从阴极发射出来具有各个不同方向的速度，绝大多数打在阳极上。只有很少一部分刚好穿过阳极的小孔。结果使荧光屏的亮斑暗得很难观察。不过，我们可以利用适当形状的电场来改变初速度不在电子管轴线方向的那些电子的方向，把电子会聚成较强的电子束，从而在屏上形成明亮的光点。电场、磁场聚焦在电子显微镜中发挥重要作用。
本实验研究不均匀电场对电子束的聚集作用以及电子束强度的控制。 静电聚集与幻灯机中用反射镜和凸透镜构成的聚光系统的情况类似。图2表示电子枪中各电极的剖面放大图。
图3 电子枪中各电极的剖面放大图
在电子枪内的第一加速阳极1A 与第二加速阳极2A 之间形成一个静电透镜,可解决上述问题。其作用的原理如下：如图3给出了静电透镜聚焦作用的几何示意图，这是假
定电子在两聚焦电极之间的区域的路程远小于电子的总路程时电子运动的轨迹简化形式。假定从第一加速极出来的那些电子具有相同的轴向分量Z v ，但具有不同的径向速度分量。
在图3中任取一点P ，电子在该处是总会沿着F 与v 之间的某一方向运动，分析不同的点同样可得出电子的运动的轨迹如图3所示，达到电聚焦的作用。若轴向分量Z v 不同,只是打到荧光屏的时间不同，但也可与前面或后面运动的电子在荧光屏上重合，但不能与同时出发的电子在荧光屏上同时重合。聚焦作用的强弱可以通过改变1A 2A 之间的电压，从而改变其间的场强来实现的。
对于静电透镜有与光学透镜成像类似的公式：
2
1
2
1(1)(1)8R n n n Z Z n m m
-++=
（2—1）
其中R 取决于与1A 和2A 电极直接相关的尺寸，而n 由1A 和2A 电极的电压，即电极确定后，静电成像取决于1A 和2A 电极的电压，有关系：
n =
（2—2）
一般把比值12V V 设计成1／4左右（各类型的管子比值略不同），相对折射率为n ＝2，令Z 1＝∞，Z 2=16cm （从2A 到屏的距离）代入（2－1）式可得R 的有效值1.5 cm ，n 总满足关系式：
2
(1)(1)168(1.5)
n n n cm
n cm -+=
（2—3）
这是一个三次方程，有三个根。上面指出其中一个根为n ＝2，利用这一点可以找
出另外两个根，其中一个根为负根没有物理意义。（为什么？）另一个根为n ＝0.58，从而得到另一个聚集的电压比为1V ＝32V 。
电子束的强度由穿过G 电极上小孔的电子流所决定。电极G 把阴极和其他电极几乎完全隔离开来，通常G 相对K 为负电位，其电场的作用是把电子推向阴极。某些电子热运动能量足以使它穿越这一位，但G 愈负，穿越的电子数就愈小，G 通常称为控制栅，由于它对阴极的屏蔽不完全，电子束的强度及截止电压与加速电压的大小有关。
【实验内容】
1．验证第一聚焦条件（1V ＜2V ）：改变1V ，调2V （或改变2V ，调1V ）使荧光屏上亮点达到最佳聚集，测量不同组合情况下2V 随1V
的变化，通过作图法求出n =。
实验3 电子束的磁偏转
现在来研究磁场对电子运动的影响。在本实验中将要观察电子束在与之相垂直的磁场作用下偏转现象。洛伦磁力对粒子不作功，因为作用在粒子上的磁场力总是与运动方向垂直，由于这一原因在磁场中运动的带电粒子动能为常数，速率为常数，当然速度的方向是要变化的。 【实验原理】
为使电子束偏转，通常在电子枪和荧光屏之间放置一对线圈，当线圈通以励磁电流
I 时，在横向水平方向上将产生与电子束方
向垂直的一均匀磁场，如图4所示。当电子以速度Z v 垂直射入磁场时，必受洛仑兹力
z f ev B =作用在磁场区域内作圆周运动，
洛仑兹力就是向心力2
z m v R ，所以电子旋
转的半径
z m v R eB
=
（3—1）
电子离开磁场区域之后，因为B ＝ 0，电子不受任何作用力，应作匀速直线运动，打在荧光屏上，由图3-1知，当?角不很大时
L
h R b ==
?tan (3—2)
由式(3-1)和(3-2)得磁偏转距离
z
ebL h B m v =
(3—3)
设电子进入磁场前加速电压为2V ，则加速场对电子做的功全部转变为电子的动能
2
212
z m v eV =
图4 电子束的磁偏转
所以式(3-3)改写为
h =
(3—4)
(3—4)式中,磁感应强度B 通常用产生磁场两偏转线圈中通过的电流的安培匝数表示，即B K nI =。其中n 是偏转线圈单位长度匝数；I 是通过线圈的励磁电流；K 是比例系数，是与偏转线圈几何尺寸和磁介质有关的常量。所以
h =
(3—5)
由此可知，磁偏距离h 与励磁电流I 成正比，励磁电流越大，磁偏距离也越大。 若定义磁偏灵敏度δ磁为单位励磁电流所引起的电子束在荧光屏上偏转的距离
I
h =
磁δ (单位为mm/A) (3—6)
将式(3-5)代入，得
δ=
磁—7)
式（3-7）表明，磁偏灵敏度δ磁与加速度电压2V 的平方根成反比。将式（3-7）与式(1-3)相比较可以看出，提高加速电压2V 对磁偏转灵敏度降低的影响比对电偏转灵敏度的影响小。因此使用磁偏转时，提高显像管中电子束的加速电压来增加荧光屏上图象亮度水平比使用电偏转有利，而且磁偏转便于得到电子束的大角度偏转，更适合于大屏幕的需要。因此显像管往往采用磁偏转，但是偏转线圈的电感与分布电容都增大，不利于高频使用，而且由于它的体积与质量较大，都不及电偏转系统，所以示波管往往采用电偏转。 【实验内容】
1．磁偏转：不同加速电压2V 下，测量磁偏转量D 随励磁电流I s 的变化，绘出相应的曲线。你能事先估计出这种曲线的形状吗？
2．再把/S I D 随这变量而变化的曲线，结果应该是什么样子，意味着什么？
3．地球磁场：不加任何偏转电场或磁场，当改变加速电压，屏上光点值也会随之改变，产生这一现象原因之一就是地球磁场，把阴极射线管或整个仪器转动360°，可找到光点上下移动的最高位置和最低位置，你能否找到阴极射线管放在某一方向时光点不会发生偏转？管轴的方向与地球磁场方向之间有什么关系？找出光点偏转量最大时管子的
取向，利用公式（3-4）计算地球磁场B 的大小。注意在这种情况下，是从2A 到屏的总距离，而L =0，由于电子枪的所有电极都是用镍制的。镍是铁磁性材料，有磁屏蔽作用，所以电子束在离开2A 之前没有明显的偏转。
实验4 电子螺旋运动及电子荷质比的测量
从前面的讨论我们知道，电子的轴向速度z v 应是由加速电压2V 决定（因为电子离开阴极时的初速相对来说很小，可以忽略），故有
2
212
z m v eV = （4—1）
所以
Z v =
（4—2）
可见电子在均匀磁场中运动时，具有相同的轴向速度Z v ，但由于θ角不同（即电子的发射方向不同），导致径向速度将不同。因此它们将作半径不同、螺距相同的螺线运动，经过时间T 后，在相同的地方聚焦。调节磁场B 的大小，使螺距正好等于电子束交
叉点到荧光屏之间的距离L ，这时荧光屏上的光斑就聚焦成一个小亮点。见图5
图5 电子的螺旋运动
由于
2L z m v eB
π==
（4—3）
故电子荷质比为
2
22
2
V 8=
B
e m
L
π?
（4—4）
严格地说，螺线管的磁场应按多层密绕螺线管的磁场公式计算。但为简单起见，仍用薄螺线管公式计算，即有
12nI(cos - cos ) 2
B μββ=
（4—5） 式中，70410μπ-=?N /A 2
（真空中的磁导率）；n 为螺线管单位长度线圈匝数。
设螺线管的长度为A ，螺线管平均直径为D ，并认为电子束聚集磁场均匀，且都与螺线管轴线中点M 的磁场强度相等，则式可简化为
nIA
B =
（4—6）
设螺线管的线圈总匝数为N ，则得实验计算电子比荷公式为
222
22
2
2
2
0V A =8 I
e D
m N L
π
μ+?
（4—7）
8SJ3J 型示波管阴极到荧光屏的距离L 、A 、D 、N 等各值由实验室给出。实验时保持2V 一定，测得聚焦电流I ，即可由式计算电子比荷实验值。 【实验内容】
（1）观察电子束磁聚焦现象。
（2）测量电子荷质比：为了使电子束聚焦，将螺线管接上电源，即加上均匀磁场B ，再调节螺线管中的励磁电流I ，即可观察到磁聚焦现象（屏上的光斑逐渐会聚成小的光点）。继续增加电流，以增加螺线管中磁场B ，这时将观察到第二次聚焦、第三次聚焦。试用前面讨论过的理论解释观察到的现象。电子荷质比的测定时选择合适的加速电压，记下第一次、第二次、第三次聚焦时的励磁电流I 1、I 2、I 3，并重复多测几次求其平均值，将数据代入（4-7）式计算电子荷质比。
（3）改变加速电压2V ，测定电子荷质比：在另外两种不同2V 的条件下，重新测量电子荷质比，并将实验值与公认标称值e/m =1.76?1011
C/kg 比较，并对结果加以分析讨论。
(4)相关实验参数：
2V ：加速电压(1100~1250)可调 N ：螺线管总匝数 L ：阴极到荧光屏距离
D ：螺线管平均直径92.5mm （内径90mm ，外径95mm ）
A ：螺线管长度229mm
0μ:7410π-?N /A 2
【思考题】
1．示波管一般采用电偏转，而电视机显象管采用磁偏转，为什么？
2．在示波管中的垂直偏转板上加一正弦信号电压，在水平偏转板上加一锯齿波电压，会观察到什么现象？联系示波器显示原理说明之。
3．用纵向磁场聚焦法测电子荷质比，其误差主要因素有那些？ 4．电子束纵向磁场聚焦与静电聚焦在机理上有何不同？
南昌大学物理实验报告 课程名称：普通物理实验（2） 实验名称：电子束的偏转与聚焦 学院：专业班级： 学生姓名：学号： 实验地点：座位号： 实验时间： 一、实验目的： 1、了解示波管的构造和工作原理。 2、定量分析电子束在匀强电场作用下的偏转情况和在均匀磁场作用下的偏转情况。 3、学会规范使用数字多用表。 4、学会磁聚焦法测量电子比荷的方法。
二、实验仪器： EB—Ⅲ电子束实验仪、直流稳压电源30V，2A、数字多用表。 三、实验原理： 1、示波管的结构 示波管又称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S，其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。灯丝H用交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而加速。 2、电聚焦原理 电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。栅极G的电压一般要比阴极K 的电压低20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为0。 加速电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。前加速阳极，聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。由于各电极上的电压不同，在它们之间形成了弯曲的等势面、电场线。这样就使电子束的路径发生弯曲，这类似光线通过透镜那样产生了会聚和发散，这种电器组合称为电子透镜。改变电极间的电压分布，可以改变等势面的弯曲程度，从而达到电子束的聚焦。 3、电偏转原理 在示波管中，电子从被加热的阴极K逸出后，由于受到阳极电场的加速作用，使电子获得沿示波管轴向的动能。电场力做的功eU应等于电子获得的动能
电工学实验讲义 目录 实验一、验证基尔霍夫定律和叠加定理 (1) 实验二一阶动态电路研究 (4) 实验三交流电路参数的测量 (8) 实验四日光灯电路的连接及功率因数的提高 (11) 实验五三相电路的研究 (14) 实验六三相电路相序及功率的测量 (17)
实验一、验证基尔霍夫定律和叠加定理 一、实验目的 1、验证基尔霍夫电流、电压定律。加深对基尔霍夫定律的理解。 2、加深对电流、电压参考方向的理解。 3、验证叠加定理。 4、正确使用直流稳压电源盒万用表。 二、实验仪器 1、电路分析实验箱 2、直流毫安表 3、数字万用表 三、实验原理 1、基尔霍夫电流定律 (KCL): 在集总电路中 , 任何时刻 , 对任一节点 , 所有支路电流的代数和恒等于零。 2、基尔霍夫电压定律 (KVL): 在集总电路中 , 任何时刻 , 沿任一回路所有支路电压的代数和恒等零。 图1.1 基尔霍夫定律原理电路图 3、叠加原理 叠加原理不仅适用于线性直流电路，也适用于线性交流电路，为了测量方便，我们用直流电路来验证它。叠加定理可简述如下： 在线性电路中，任一支路中的电流（或电压）等于电路中各个独立源分别单独作用时在该支电路中产生的电流（或电压）的代数和，所谓一个电源单独作用是指除了该电源外其他所有电源的作用都去掉，即理想电压源所在处用短路代替，理想电流源所在处用开路代替，但保留它们的内阻，电路结构也不作改变。 由于功率是电压或电流的二次函数，因此叠加定理不能用来直接计算功 R 1 E 1 B I 3
率。其电路原理图及电流的参考方向如图1.2所示。 图1.2 叠加原理电路原理图 分别测量E 1、E 2共同作用下的电流I 1、I 2、I 3；E 1单独作用下的电流I 1'、I 2'、I 3′ 和E 2单独作用下的电流I 1''、I 2''、I 3''。 根据叠加原理应有： I 1=I 1'- I 1''； I 2= -I 2'+ I 2''； I 3=I 3′ + I 3'' 成立，将所测得的结果与理论值进行比较。 四、实验内容及步骤 (一)验证基尔霍夫定律 1、实验前先任意设定三条支路的电流参考方向 , 可采用如图1.1中 I 1 、 I 2、 I 3所示。 2、按图 1.1 所示接线。 3、按图 1.1.分别将 U S1、U S2 两路直流稳压电源接入电路 , 令 U S1=3V,U S2=6V, R 1= R 2= R 3=1K ?。 4、将直流毫安表串联在I 1 、I 2、I 3支路中 ( 注意 : 直流毫安表的 "+ 、 -" 极与电流的参考方向 ) 5、确认连线正确后 , 再通电 , 将直流毫安表的值记录在表1.1内。 6、用数字万用表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值 , 记录在表1.1 内。 表1.1 测量数据记录表 实验电路图如图1.3所示 E B B B +
电子束的偏转与聚焦实验 一、实验目的 1、了解示波管的构造和工作原理，分析电子束在匀强电场和匀强磁场作用下的偏转情况； 2、学会使用数字万能表和聚焦法测量电子荷质比的方法。 二、实验原理 1、示波管的结构 示波管又称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S，其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。灯丝H用6.3V交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而加速。 K G A Y1S Y2 G U1 K U2 图1 2、电聚焦原理 电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。栅极G的电压一般要比阴极K的电压低20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为0。 加速电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。前加速阳极，聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。由于各电极上的电压不同，在它们之间形成了
图2 弯曲的等势面、电场线。这样就使电子束的路径发生弯曲，这类似光线通过透镜那样产生了会聚和发散，这种电器组合称为电子透镜。改变电极间的电压分布，可以改变等势面的弯曲程度，从而达到电子束的聚焦。 3、电偏转原理 在示波管中，电子从被加热的阴极K 逸出后，由于受到阳极电场的加速作用，使电子获得沿示波管轴向的动能。令Z 轴沿示波管的管轴方向从灯丝位置指向荧光屏；同时，从荧光屏上看，令X 轴为水平方向向右，Y 轴为垂直方向向上。假定电子从阴极逸出是初速度忽略不计，则电子经过电势差为U 的空间后，电场力做的功eU 应等于电子获得的动能 2m 2 1 v eU = （1） 显然，电子沿Z 轴运动的速度v z 与第二阳极A 2的电压U 2的平方根成正比，即 22v U m e z = （2） 若在电子运动的垂直方向加一横向电场，电子在该电场作用下将发生横向偏 转，如图2所示。 若偏转板板长为l 、偏转板末端到屏的距离为L 、偏转电极间距离为d 、轴向加速电压（即第二阳极A 2电压）为U 2，横向偏转电压为U d ，则荧光屏上光点的横向偏转量D 由下式给出： d l U U L D d 2)2l （2+= （3） 由式（3）可知，当U 2不变时，偏转量 D 随U d 的增加而线性增加。所以，根 据屏上光点位移与偏转电压的线性关系， 可以将示波管做成测量电压的工具。若 改变加速电压U 2，适当调节U 1到最佳 聚焦，可以测定D-U d 直线随U 2改变而 使斜率改变的情况。 4、磁偏转原理 电子通过A 2后，若在垂直Z 轴的X 方向外加一个均匀磁场，那么以速度v 飞越子电子在Y 方向上也会发生偏转，如图所示。 由于电子受洛伦兹力F=eBv 作用，F 的大小不变，方向与速度方向垂直，因此电子在F 的作用下做匀速圆周运动，洛伦兹力就是向心力，即有eBv=mv 2/R ，所以 eB R z mv = （4） 电子离开磁场后将沿圆切线方向飞出，直射到达荧光屏。在偏转角φ较小的
实验一直流电路 一、实验目的 1．验证叠加原理和戴维南定理的内容,加深理解其内涵。 2．学习使用稳压电源。 3．掌握用数字万用表测量直流电量的方法。 二、相关知识 叠加原理是线性电路中的普遍性原理,它是指当有几个电源同时作用于线性电路时,电路中所产生的电压和电流等于这些电源分别单独作用时在该处所产生的电压和电流的代数和。在分析一个复杂的线性网络时,可以利用叠加原理分别考虑各个电源的影响,从而使问题简化,本实验通过测量各电源的作用来验证该原理。 戴维南定理是指在线性电路中,任何一个有源二端网络总可以看做一个等效电源,等效电源的电动势就等于该网络的开路电压U O，等效电源的内阻R O等于该网络中所有电源置零(电压源短路,电流源开路)后所得无源网络的等效电阻。如图1—1所示有源二端网络图（a）可以由图（b）等效代替。利用戴维南定理可以把复杂电路化简为简单电路,从而使计算简化。 （a）（b） 图1—1 有源二端网络及其等效电路 有源二端网络等效内阻R O的三种测量方法： 1．开路短路法。若图（a）的AB端允许短路，可以测量其短路电流I S，再测AB端的开路电压U O，则等效电阻R O=U O／I S。 2．外特性法。在AB之间接一负载电阻R L如图（a）所示，测绘有源二端网
络的外特性曲线U= f（I），该曲线与坐标轴的交点为U O和I S，则R O=U O／I S。 3．直接测量法。使有源二端网络中的电源置零（电压源短路，电流源开路），用万用表电阻挡直接测量AB端的阻值R O。 三、预习要求 1．复习教材中有关叠加定理和戴维南定理的内容,掌握其基本要点,注意其使用条件。 2．阅读实验指导中有关仪器的使用方法： 3．预习本次实验内容，作好准备工作。 （1）熟悉实验线路和实验步骤。 （2）对数据表格进行简单的计算。 （3）确定仪表量程。 四、实验线路原理图 图1—2 叠加定理实验线路图 图1—3 戴维南定理实验原理图图1—4 戴维南等效电路 五、实验设备
目录 项目一基尔霍夫定律 (1) 项目二三相交流电路 (3) 项目三常见低压电器的识别、安装和运用 (5) 项目四三相异步电动机具有过载保护自锁控制线路 (7) 项目五三相异步电动机的正反转控制 (9) 项目六三相异步电动机Y-△减压起动控制 (11) 项目七模拟照明线路安装 (13)
项目一基尔霍夫定律 一、实验目的 1、学会直流电压表、电流表、万用表的使用； 2、学习和理解基尔霍夫定律； 3、学会用电流插头、插座测量各支路电流； 二、原理说明 基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。即对电路中任一个节点而言，应有ΣI＝0；对任何一个闭合回路而言，应有ΣU＝0。运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流正方向，此方向可预先任意设定。 三、实验设备 表1-1 四、实验内容与步骤 （一）基尔霍夫定律 实验线路如图1-1所示。 图1-1
1、实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，如图中的I1、I 2、I3，并熟悉线路结构，掌握各开关的操作使用方法。 2、熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“+、－”两端。 3、分别将两路直流稳压源（一路如E1为+12V；另一路，如E2接0～30V可调直流稳压源接入电路）接入电路，令E1 =12V，E2 =6V；然后把开关K1打置左边、K2打置右边（E1和E2共同作用）。 4、将电流表插头分别插入AB、BC、BD三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。（注意另外两个未测量支路的缺口要用导线连接起来） 5、用万用表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，分别记录在表1-1中。（注意电路中三个未测量支路电流缺口均要用导线连接起来）表1-1 五、实验注意事项 1、所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准，不以电源表盘指示值为准。 2、防止电源两端碰线短路。 3、若用指针式电流表进行测量时，要识别电流插头所接电流表时的“+、－”极性。倘若不换接极性，则电表指针可能反偏（电流为负值时），此时必须调换电流表极性，重新测量，此时指针可正偏，但读得的电流值必须冠以负号。 4、用电流插头测量各支路电流时，应该注意仪表的极性，及数据表格中“+、－”号的记录。 5、注意仪表量程的及时更换。
南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（2） 实验名称：电子束的偏转与聚焦 学院：专业班级： 学生姓名：学号： 实验地点：座位号： 实验时间：
一、实验目的： 1、了解示波管的构造和工作原理。 2、定量分析电子束在匀强电场作用下的偏转情况和在均匀磁场作用 下的偏转情况。 3、学会规范使用数字多用表。 4、学会磁聚焦法测量电子比荷的方法。 二、实验仪器： EB—Ⅲ电子束实验仪、直流稳压电源30V，2A、数字多用表。 三、实验原理： 1、示波管的结构 示波管又称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S，其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。灯丝H用6.3V交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而加速。 2、电聚焦原理 电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。栅极G的电压一般要比阴极K 的电压低20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为0。
加速电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。前加速阳极，聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。由于各电极上的电压不同，在它们之间形成了弯曲的等势面、电场线。这样就使电子束的路径发生弯曲，这类似光线通过透镜那样产生了会聚和发散，这种电器组合称为电子透镜。改变电极间的电压分布，可以改变等势面的弯曲程度，从而达到电子束的聚焦。 3、电偏转原理 在示波管中，电子从被加热的阴极K 逸出后，由于受到阳极电场的加速作用，使电子获得沿示波管轴向的动能。电场力做的功eU 应等于电子获得的动能 2m 21v eU = （1） 显然，电子沿Z 轴运动的速度vz 与第二阳极A2的电压U2的平方根成正比，即 22v U m e z = （2） 若在电子运动的垂直方向加一横向电场，电子在该电场作用下将发生横向偏转，如图2所示。 若偏转板板长为l 、偏转板末端到屏的距离为L 、偏转电极间距离为d 、轴向加速电压（即第二阳极A2电压）为U2，横向偏转电压为Ud ，则荧光屏上光点的横向偏转量D 由下式给出： d l U U L D d 2) 2l （2+= （3） 由式（3）可知，当U2不变时，偏转量D 随Ud 的增加而线性增加。所以，根据屏上光点位移与偏转电压的线性关系，可以将示波管做成测量电压的工具。若改变加速电压U2，适当调节U1到最佳聚焦，可以测定D-Ud 直线随U2改变而使斜率改变的情况。 4、磁偏转原理 电子通过A2后，若在垂直Z 轴的X 方向外加一个均匀磁场，那么以速度v 飞越子电子在Y 方向上也会发生偏转，如图所示。 由于电子受洛伦兹力F=eBv 作用，F 的大小不变，方向与速度方向垂直，因此电子在F 的作用下做匀速圆周运动，洛伦兹力就是向心力，即有eBv=mv2/R ，所以 eB R z mv = （4）
实验电子束的电偏转 篇一：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 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， 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 Y?1at2?1eE(Z)2 （4－17－1） 2 2mv 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VA的作用下，加速电压对电子所做的1 功全部转为电子动能，则mv2?eVA。 2 将E＝V／d和v2代入（4－17－1）式，得 2 Y?VZ 4VAd 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?的正切为 tg??dY?Vl（4－17－2） dZx?l2VAd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 S tg?? L代入（4－17－2）式，得 S?VlL （4－17－3） 2VAd 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VA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 S?keV（4－17－4）
实验一功率因数的提高 一.实验目的 (1) 了解提高功率因数的意义和方法 (2) 学习如何使用功率表 二.实验内容 以日光灯电路为例,研究电感性电路功率因数的提高 三.实验仪器和设备 名称型号或规格数量 日光灯电路实验板30w-40w 1 交流电压表0-1A 1 交流电流表0-300V 1 功率表D-34W 1 电容箱0-8F 1 单掷单刀开关自制 1 单掷双刀开关 1 电流表插座板 1 四. 实验方法说明 用户中电感性负载较多,其功率因数较低,导致电能传输效率降低,发电设备容量得不到充分利用.为了提高经济效益,通常在负载断并联适当的电容器来提高功率因数.本实验以日光灯为例,研究并联于电感性负载上的电容器对提高电路功率因数的作用,同时研究功率因数随并联电容量变化而变化的规律。
日光灯电路主要由灯管和镇流器组成，见图5（a ），是一个功率因数较低的电路，灯管工作时，可以认为是一个电阻负载R ，镇流器是一个带铁心的线圈，可看作是由一个等效电阻r 和一个电感L 相串联的元件，如图5（b ）所示。为了提高功率因数，可在日光灯电路两端并联适当的电容器。 由于日光灯电路的电流波形不是正弦波，因而会给实验结果带来一定的误差。 图5 本实验线路图如图6（a ）所示，图6（b ）是实验电路的接线图。 由图6（a ）可见，电路消耗的功率为 ?cos UI P = 故电路功率因数为： UI P = ?cos
图6 因此，测出电路的电压，电流和功率的数值后，就可由上式求得电路的功率因数。 实验的主要操作步骤如下： （1）按图6（b）线路接线，闭合DK2后再合上电源开关DK1，测量电源电 压U，灯管电压U1，流器电压U2，记于表4中。 表4 （2）分开DK2，从电容C＝0开始依次递增电容量至8μ。将各次测得I、I1、I C、P数值记入表5内。
南昌大学物理实验报告 课程名称：大学物理实验 实验名称：电子束的偏转与聚焦现象实验 学院：机电工程学院 专业班级：机制154班
学生：郝为权学号：5901115110 实验地点：基础实验大楼213座位号：31 实验时间：第 1周星期一 一、实验目的 1、了解示波管的构造和工作原理，分析电子束在匀强电场和匀强磁场作用下的偏转情况； 2、学会使用数字万能表和聚焦法测量电子荷质比的方法。 二、实验原理 1、示波管的结构 示波管又称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S，其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。灯丝H用6.3V交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而加速。
2、电聚焦原理 电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时又受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。栅极G的电压一般要比阴极K的电压低20~100V,由阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为0。 加速电极的电压比阴极电位高几百伏至上千伏。前加速阳极，聚焦阳极和第二阳极是由同轴的金属圆筒组成。由于各电极上的电压不同，在它们之间形成了弯曲的等势面、电场线。这样就使电子束的路径发生弯曲，这类似光线通过透镜那样产生了会聚和发散，这种电器组合称为电子透镜。改变电极间的电压分布，可以改变等势面的弯曲程度，从而达到电子束的聚焦。 3、电偏转原理 在示波管中，电子从被加热的阴极K逸出后，由于受到阳极电场的加速作用，使电子获得沿示波管轴向的动能。令Z轴沿示波管的管轴方向从灯丝位置指向荧光屏；同时，从荧光屏上看，令X轴为水平方向向右，Y轴为垂直方向
参考答案 答案1： 答案2： 答案3： 答案4： 正确答案为:4 你做的答案为：1 答案1：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。
答案2：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。 答案3：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。 答案4：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。 正确答案为:2 你做的答案为：3 答案1： 正比；反比 答案2： 反比；正比 答案3：正比；正比 答案4：反比；反比 正确答案为:2 你做的答案为：3
答案1：V4> V3> V1> V2 答案2： V3> V4> V2> V1 答案3： V4> V3> V2> V1 答案4：V3> V4> V1> V2 正确答案为:1 你做的答案为：4 （电偏转、电聚焦）在下列各电压中，与电子从电子枪口出射速度相关的有_______ 答案1： 聚焦电压V1 答案2：加速电压V2 答案3：栅压V G 答案4：偏转电压V dx、V dy 正确答案为:2 你做的答案为：3 参考答案
答案1：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。答案2：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子沿轴线加速；使电子束侧面偏转。答案3：产生自由电子；限制通过小孔的电子数量；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。答案4：限制通过小孔的电子数量；产生自由电子；使电子束侧面偏转；使电子沿轴线加速。 2 正确答案为: 你做的答案为：2 （电偏转、电聚焦）栅压电压的绝对值越大，荧光屏的亮度越_____；加速电压越大，荧光屏的亮度越_____。 答案1：暗；暗 答案2：暗；亮 答案3：亮；暗 答案4：亮；亮 2 正确答案为: 你做的答案为： 2 答案1：是；U dy／ed 答案2：否；U dy／ed
电工实验指导书
电路（电工技术）实验指导书 苏州大学应用技术学院 机电系
电路（电工技术）实验指导书 电路实验教学作为专业基础实践课程的入门，适用于电气、自动化、仪器和计算机专业等学生，以电气、自动化类学生拓宽专业培养口径为立足点，依循电工电子学科与相关学科知识和基础技术交融的特点，突出强电与弱电的结合，电路理论基础与电工测量技术的结合，由浅入深、循序渐进，掌握电子设备仪表的使用方法，完成电路实际测量和分析。 电路实验课程作为电类学生的实践教学环节之一，其建设目标是：以学生为主体，以能力和素质培养为主线，注重发挥学生的学习潜能，在宽口径专业教育引导下，夯实基础、注重实践、引导创新，培养既要脚踏实地，又要出类拔萃的工程科技人才。 实验内容 （1）基尔霍夫定律。 3学时 （2）戴维南定理和诺顿定理。 3学时 （3）RLC串、并联谐振电路。 3学时
实验一基尔霍夫定律 一、实验目的 （1）加深对基尔霍夫定律的理解。 （2）学习验证定律的方法和仪器仪表的正确使用。 二、实验原理及说明 基尔霍夫定律是集总电路的基本定律，包括电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。 基尔霍夫定律规定了电路中各支路电流之间和各支路电压之间必须服从的约束关系，无论电路元件是线性的或是非线性的，时变的或是非时变的，只要电路是集总参数电路，都必须服从这个约束关系。 （1）基尔霍夫电流定律（KCL）。在集总电路中，任何时刻，对任一节点，所有支路电流的代数和恒等于零，即∑i＝0。一般约定：流出节点的支路电流取正号，流入节点的支路电流取负号。 （2）基尔霍夫电压定律（KVL）。在集总电路中，任何时刻，沿任一回路所有支路电压的代数和恒等于零，即沿任—回路有∑u＝0。在写此式时，首先需要任意指定一个回路绕行的方向。凡电压的参考方向与回路绕行方向
实验二十四 电子射线的电偏转与磁偏转 一、实验目的 1． 掌握电子束在外加电场和磁场作用下偏转的原理和方式； 2． 了解阴极射线管的构造与作用。 三、实验仪器 1． TH-EB 电子束实验仪； 2． 0~30V 可调直流电源； 3． 数字式万用表。 三、实验原理 1 电偏转原理 电子束电偏转原理如图1所示。通常在示波管的偏转板上加 偏转电压V ，当加速后的电子以速度v 沿x 方向进入偏转板后， 受到偏转电场E （y 轴方向）的作用，使电子的运动轨迹发生偏 转。假定偏转电场在偏转板l 范围内是均匀的，电子将作抛物线运动，在偏转板外，电场为零，电子不受力，作匀速直线运动。荧光屏上电子束的偏转距离D 可以表示为 式中V 为偏转电压，V A 为加速电压，k e 是一个与示波管结构有关的常数，称为电偏常数。为了反映电偏转的灵敏程度，定义 δ电称为电偏转灵敏度，用mm/V 为单位。δ电越大，电偏转的灵敏度越高。 2 磁偏转原理 电子束磁偏转原理如图2所示。通常在示波管的瓶颈的两侧加上一均匀横向磁场，假定在l 范围内是均匀的，在其他范围都为 零。当加速后的电子以速度v 沿x 方向垂直 射入磁场时，将受到洛仑 兹力作用，在均匀磁场B 内作匀速圆周运动，电子穿出磁场后，则做匀速直线运动，最后打在荧光屏上，磁偏转的距离可以表示为： 式中I 是偏转线圈的励磁电流，单位A ；k m 是一个与示波管结构有关的 常数称为磁偏常数。为了反映磁偏转的灵敏程度，定义 )3( A m V I k D =(2) 电A e V k V D ==δ（1） / A e V V k D = l e 图1 电子束电偏转原理 e v 图2 电子束磁偏转原理
电工技术实训指导书 （第一版） 桂林电子科技大学信息科技学院 训练一电工安全基础知识 1、安全用电知识 （1）安全距离安全距离是指工作人员与带电导体之间、导体与导体之间、导体与地面之间必须保持的最小距离。在此距离下，能保证人身、设备等的安全。 （2）安全电压加在人体上在一定时间内不致造成伤害的电压称为安全电压。安全
电压等级分为42V、36V 24V、12V、6V五种，一般情况下以36V作为安全电压。 （3）安全电流流经人体致命器官而又不至致人死命的最大电流值。安全电流值为 30mA， 2、电工安全操作知识 （1）电气操作人员应思想集中，电气线路在未经测电笔确定无电前，应一律视为“有电”，不可用手触摸，不可绝对相信绝缘体，应认为有电操作。 （2）工作前应详细检查自己所用工具是否安全可靠，穿戴好必须的防护用品，以防工作时发生意外。 （3）维修线路时要采取必要的措施，在开关手把上或线路上悬挂“有人工作、禁止合闸”的警告牌，防止他人中途送电。 （4）使用测电笔时要注意测试电压范围，禁止超出范围使用，电工人员一般使用的电笔，只许在五百伏以下电压使用。 （5）在一个插座或灯座上不可引接功率过大的用电器具。 （6）不可用潮湿的手去触及开关、插座和灯座等用电装置，更不可用湿抹布去揩抹电气装置和用电器具。 （7）工作完毕后，送电前必须认真检查，看是否合乎要求并和有关人员联系好，方能送电。 3、电气火灾消防知识 （ 1 ）电气火灾发生的主要原因电气火灾是指由电气原因引发燃烧而造成的灾害。短路、过载、漏电等电气事故都有可能导致火灾。设备自身缺陷、施工安装不当、电气接触不良、雷击静电引起的高温、电弧和电火花是导致电气火灾的直接原因。周围存放易燃易爆物是电气火灾的环境条件。 （2）电气火灾的防护措施电气火灾的防护措施主要致力于消除隐患、提高用电安全，具体措施如下：①正确选用保护装置； ②正确安装电气设备； ③保持电气设备的正常运行。 4、触电的危害性与急救 （1）触电的种类人体触电有电击和电伤两类。 ①电击是指电流通过人体时所造成的内伤。通常说的触电就是电击。触电死亡大部分由电击造成。 ②电伤是指电流的热效应、化学效应、机械效应以及电流本身作用下造成的人体外伤。 （2）触电发生的主要方式 ①单相触电
实验二十四 电子束的偏转 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。 【目的】 1.了解示波管结构和原理。 2.研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律。 3.测试示波管的电偏灵敏度和磁偏灵敏度与加速电压的关系。 【原理】 示波管的基本结构主要由以下4个部分组成 （1）示波管 示波管的构造如图4-43所示。当加热电流通过灯丝时，阴极K 被加热并发射电子，栅极G 加上相对于阴极为负的电压，调节栅极电压的大小，可以控制阴极发射电子的多少，即控制光点的亮度。第一阳 极A １相对于阴极K 有很高的电压（约 1 500V ）用以加速电子；第二阳极 A ２与第一阳极A １之间构成聚焦电 场，使发散的电子束在聚焦电的作用下汇聚起来，打在荧光屏上发出荧光。X 、Y 偏转板是2对分别平行且相互垂直的属极，在平行板上加不同的电压控制荧光屏上的光点的位置。光点移动距离的大小与加在偏转板上的电压成正比。 (2)扫描电压发生器 扫描电压发生器是产生扫描电压的装置。 示波器通常是要观察轴输入的周期性信号电压的波形。如果只把被测信号（如正弦电压）加在Y 偏转板上，而亮线。要在荧光屏上显示出正弦电压的波形，就必须使亮点在Y 轴上的运动沿X 方向展开。为此必须在X 偏转板上加一周期性随时间线性变化的电压，这种电压称为扫描电压。这样荧光屏上光点在作竖直运动的同时还要作自左向右的匀速运动。如果扫描电压的周期T ｘ与正弦电压的周期T ｙ相同，荧光屏上将显示一个完整的正弦波形。如果T ｘ是T ｙ的整数倍，则荧光屏上将显示出n 个完整的正弦波形。若用频率表示，则为： f Ｘ＝nf Ｙ 为了能用示波器观察各种频率的信号电压波形，扫描电压的频率必须在很大的范围内连续可调，调节扫描电压的频率，使其与Y 轴输入信号电压的频率成整数比方可。这一调整过程称为“同步”。人工“同步”可以很容易达到f Ｘ＝nf Ｙ，使其出现暂时稳定的图形。由于 图4-52 电子束的电偏转 图4-43 电子射线示波管 A １-第一阳极 A ２-第二阳极 f-灯丝 G-栅极 K-阴极 X 、Y-偏转转板
《电工学》实验指导书
实验一 戴维宁定理 一、实验目的 1.加深对戴维宁定理的理解； 2.学习有源二端网络等效电动势和等效内阻的测量方法； 3.熟悉稳压电源、数字万用表的使用； 二、实验器材 1.数字万用表 一块 2.直流稳压电源 两台 3.电阻 若干只 4.导线 若干根 5.面包板 两块 三、实验原理简述 任何一个线性有源二端网络都可以用一个电动势为E 、内阻为R 0 的等效电压源代替。如图1-1所示。等效电压源的电动势E 就是有源二端网络的开路电压U OC ，如图1-2（a ）所示。等效电压源的内阻R O 就是有源二端网络除源后（有源二端网络变为无源二端网络）两端之间的等效电阻，如图1-2（b ）所示。除源是指将原有源二端网络内所有电源的作用视为零，即将理想电压源视为短路、理想电流源视为开路。 （a ）原电路 （b ）戴维宁等效电路 图1-1 戴维宁等效电路 （a ）开路电压 （b ）等效电阻 图1-2 等效量的求解 在电路分析中，若只需计算某一支路的电流和电压，应用戴维宁定理就十分方便。只要将该待求支路划出，其余电路变为一个有源二端网络，根据戴维宁定理将其等效为一个电压源，如图1-1（b ）所示。只要求出等效电压源的电动势E 和内阻R O ，则待求支路电流即为 L R R E I += 四、实验内容和步骤 1.实验电路连接及参数选择
实验电路如图1-3所示。由R1、R2 和R3 组成的T 型网络及直流电源U S 构成线性有源二端网络。可调电阻箱作为负载电阻R L。 图1-3 验证电路 在实验台上按图1-3所示电路选择电路各参数并连接电路。参数数值及单位填入表1-1中。 根据图1-3给出的电路及实验步骤1 所选择参数计算有源二端网络的开路电压U OC、短路电流I SC 及等效电阻R O 并记入表1-2中。 图1-4测开路电压U OC 图1-5 测短路电流I SC （1）开路电压U OC 可以采用电压表直接测量，如图1-4所示。 直接用万用表的电压档测量电路中有源二端网络端口（N-P）的开路电压U OC，见图1-4，结果记入表1-2中。 （2）等效内阻R O 的测量可以采用开路电压、短路电流法。 当二端网络内部有源时，测量二端网络的短路电流I SC，电路连接如图1-5 所示，计算等效电阻R O= U OC/ I SC，结果记入表1-2中。 表1-2 开路电压、短路电流及等效电阻R O 实验记录
电子束的电偏转、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里显示图像的显象管及雷达指示管、电子显微镜等电子器件的外形和功用虽各不相同，但有其共同点：都有产生电子束的系统和对电子加速的系统；为了使电子束在荧光屏上清晰地成象，还有聚焦、偏转和强度控制等系统。因此统称它们为电子束线管。电子束的聚焦和偏转可以通过电场和磁场对电子的作用来实现，前者称为电聚焦和电偏转，后者称为磁聚焦和磁偏转。本实验研究电子束的电偏转和磁偏转。通过实验，将使我们加深对电子在电场及磁场中运动规律的理解，有助于了解示波器和显象管的工作原理。 [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。 [实验原理] 1．电子束的电偏转 电子在两偏转板之间穿过时，如果两板间电位差为零，电子则笔直地穿过偏转板打在荧屏中央（假定电子枪瞄准了中心）形成一个小亮斑。如果在两块Y （或X ）偏转板上加有电压，电子就会受电场力的作用而发生偏转。 在图5-1中，设两板相距为d ，电位差为V d ，可看做平行板电容器，则两板间的电场强度是 d V E d y = 电子受电场力 d eV eE f d y y == 的作用，产生加速度 md eV m f a d y y = = 电子在Z 方向上没有加速度，故从Y 板左端运动到右端的时间是z v l t /1=再从右端运动到屏的时间是z v L t /2'=电子离开板右端时的垂直位移是 2 2 11) ( 22 z d y v l md eV t a y ?= = 在同一点的垂直速度 )( )( 1z d y y v l md eV t a v ?== 电子离开板右端时不再受电场力的作用，作匀速直线运动，到达屏上的垂直位移是 ) ( )( )(22z z d y v L v l md eV t v y '??== 电子在屏上总位移 ) 2()( 221L l m d v l eV y y D z d '+?=+= 令 L l L ' += 2，又因为电子在加速电压的作用下，加速场对电子所做的功全部转化为电子 的动能，则 2 221eV mv z = （1） 代入上式，并由式（1）消去v z 最后得，板中心至屏的距离， d V dV lL D 2 2= （2）
电工与电子技术实验讲义
实验一 晶体管共射极单管放大电路 一、实验目的 （1）熟悉电子电路实验中常用的示波器、函数信号发生器的主要技术指标、性能及使用方法。 （2）掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。 （3）学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。 （4）掌握放大器电压放大倍数、输入电阻* 、输出电阻* 的测试方法。 二、实验原理 图2-1为电阻分压式工作点稳定的共射极单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B1和R B2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R F 和R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号i u 后，在放大器的输出端便可得到一个与i u 相位相反、幅值被放大了的输出信号0u ，从而实现了电压放大。 图2-1 共射极单管放大器实验电路 在图2-1电路中，当流过偏置电阻RB1和RB2的电流远大于晶体管V 的基极电流IB 时(一般5-10倍)， 则其静态工作点可用下式估算 )(E F C C CC CE F E BE B E R R R I U U R R U U I ++-=+-= 电压放大倍数 //(1)C L u be F R R A r R β β=-++ 输入电阻 be B B i r R R R ////21= 输出电阻 C R R ≈0 由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。 在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据；在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质的放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。
电子束的偏转与聚焦实
南昌大学物理实验报告 课程名称: 普通物理实验（2） 实验名称：____________ 电子束的偏转与聚焦 学院：________ 专业班级: 学生姓名：_________ 学号: 实验地点：______ 座位号: 实验时间:
一、实验目的： 1、了解示波管的构造和工作原理。 2、定量分析电子束在匀强电场作用下的偏转情况和在均匀磁场作用下的偏转情况。 3、学会规范使用数字多用表。 4、学会磁聚焦法测量电子比荷的方法。 二、实验仪器: EB-IH电子束实验仪、直流稳压电源30V, 2A、数字多用表。 三、实验原理: 1、示波管的结构 示波管乂称为阴极射线管，其密封在高真空的玻璃壳之中，它的构造如图1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，（S,其用来将电子束的动能变为光），中间为偏转系统（Y：垂直偏转板，X：水平偏转板），后端为电子枪（K：阴极，G：栅极，A1：聚焦阳极，A2：第二阳极，A3：前加速阳极）。灯丝H用交流供电，其作用是将阴极加热，使阴极发射电子，电子受阳极的作用而 电子射线束的聚焦是电子束管必须解决的问题。在示波管中，阴极被加热发射电子，电子受阳极产生的正电场作用而加速运动，同时乂受栅极产生的负电场作用只有一部分电子能够通过栅极小孔而飞向阳极。栅极G的电压一般要比阴极K的电压低20"100V,曲阴极发射电子，受到栅极与阴极间减速电场的作用，初速度小的电子被阻挡，而那些初速度大的电子可以通过栅极射向荧光屏。所以调节栅极电压的高低可以控制射向荧光屏的电子数，从而控制荧光屏上的辉度。当栅极上的电压负到一定的程度时，可使电子射线截止，辉度为0。 加速电极的电压比阴极电位高儿白伏至上千伏。前加速阳极，聚焦阳极和笫二阳
电子束的偏转实验报告 以下是为大家整理的电子束的偏转实验报告的相关范文，本文关键词为电子束,偏转,实验,报告,，您可以从右上方搜索框检索更多相关文章，如果您觉得有用，请继续关注我们并推荐给您的好友，您可以在工作报告中查看更多范文。 篇一：电子束偏转实验报告 篇一：电子束的偏转实验报告 实验题目：电子束线的偏转 实验目的 1.研究带电粒子在电场和磁场中偏转的规律； 2.了解电子束管的结构和原理。仪器和用具 实验原理 1．电子束在电场中的偏转 假定由阴极发射出的电子其平均初速近似为零，在阳极电压作用下，沿z方向作加速运动，则其最后速度vz可根据功能原理求出来，即eua?移项后得到vz? 2
12mvz2 2eua （c.11.1）m e 式中ua为加速阳极相对于阴极的电势，为电子的电荷与质量之比（简称比荷，又称荷m 质比）．如果在垂直于z轴的y方向上设置一个匀强电场，那么以vz速度飞行的电子将在y方向上发生偏转，如图c.11.l所示．若偏转电场由一个平行板电容器构成，板间距离为d，极间电势差为u，则电子在电容器中所受到的偏转力为fy?ee? eu （c.11.2）d ??根据牛顿定律fy?m?y??因此?y eu d eu （c.11.3）md 即电子在电容器的y方向上作匀加速运动，而在z方向上作匀速运动，电子横越电容器的时间为t? l （c.11.4）vz 当电子飞出电容器后，由于受到的合外力近似为零，于是电子几
乎作匀速直线运动，一直打到荧光屏上，如图c.11.l里的f点．整理以上各式可得到电子偏离z轴的距离 n?ke u （c.11.5）ua ll?l? 1???2d?2l? 式中ke? 是一个与偏转系统的几何尺寸有关的常量．所以电场偏转的特点是：电子束线偏离z轴（即荧光屏中心）的距离与偏转板两端的电压成正比，与加速极的加速电压成反比． 2．电子束在磁场中的偏转 如果在垂直于z轴的x方向上设置一个由亥姆霍兹线圈所产生的恒定均匀磁场，那么以速度vz飞越的电子在y方向上也将发生偏转，如图c.11.2所示．假定使电子偏转的磁场在l范围内均匀分布，则电子受到的洛伦兹力大小不变，方向与速度垂直，因而电子作匀速圆周运 动，洛伦兹力就是向心力，所以电子旋转的半径r? mvz （c.11.6）eb 当电子飞到a点时将沿着切线方向飞出，直射荧光屏，由于磁场由亥姆霍兹线圈产生，因此磁场强度b?ki（c.11.7）