电子比荷的测定

电子比荷的测定

张雪皎（06008308）

（东南大学电子科学与工程学院，南京 210096）

摘要：由物理课程实验进行延伸，先对磁聚焦法测定电子比荷产生的较大误差进行讨论，再提出采用不同的方法测定电子比荷。

关键词：电子比荷；磁聚焦

The Measurement of the Electron’s Charge-mass

Ratio

Zhang Xuejiao

( Department of Electronic Science and Engeineering, Southeast Universty, Nanjing 210096)

Abstract:We discuss the error of the measure of the electron’s charge-mass ratio by magnetic focusing method and then try to use different ways to measure the electron’s charge-mass ratio.

key words: Electron’s charge-mass ratio; magnetic focusing

电子的比荷又称荷质比，即电子电荷与其质量

之比ｅ/ｍ，是Ｊ．Ｊ．汤姆孙于１８９７年在英国剑桥卡文迪许实验室测得的。之后，于１９１１年密立根用油滴法测得了电子的电荷。这样，由电子的荷质比可进而推算出电子的质量。这两项杰出的成就，不仅证实了电子的客观存在，而且进一步说明原子是具有内在结构的。因此电子比荷的测定，在近代物理学的发展史上占有重要地位。此外，在实验方法上为人们探讨微观世界的奥秘提供了一条新的途径：即通过对大量粒子宏观行为的研究确定单个粒子的微观数量关系。因此，汤姆孙的工作对实验物理学的发展，也具有开创性的意义。

作者简介：张雪皎，1990年，女，大学生，peiningxin@https://www.wendangku.net/doc/a47020844.html, 磁聚焦法（等电位法）

在本次物理实验课程中，电子比荷的测定我们采用了磁聚焦法，由下式计算

2

2

2

8

B

L

U

m

e

a

π

=

由这个式子，可以看出荷质比与多个量有关。

首先分析由螺距h引起的误差．采用第一次聚焦时，是利用h≈L，而实际上由于管内磁场的非均匀性，空间杂散电场的存在，h是不可能精确确定的；此外，由于电子之间相互排斥力的作用，造成电子束扩张，使得实际聚焦时B值已经有了一定的偏

差；再有，实验中采用的螺线管是有限长的，磁场的分布具有不均匀性，从理论分析可知，螺线管端部的B值仅仅只是中心位置B值1/2的还弱。

事实上，由于聚焦电压U无法调节为零，因此，在加磁场之前，电聚焦系统己经对电子束进行聚焦了。加上磁场后，系统变为双聚焦系统，使得实验结果出现了较大的误差。

偏转法

1.1实验原理

1）电子束的纵向磁场聚

纵向磁场是指与示波管轴线平行的磁场。将示波管插入一通电长直螺线管的中部，可以认为示波管近似处于均匀纵向磁场之中，如图21-1（a）所示。

图21-1 电子束的纵向磁场聚焦

设电子束中某电子在磁场B中运动时，其速度v与磁感应强度B成α角。今将v分解为与B平行的速度v z和与B垂直的径向速度v r。其中v z保持不变，即电子沿ｚ轴作匀速运动。v r使电子在洛仑兹力的作用下绕ｚ轴作圆周运动。合成运动轨迹是螺旋线，如图21-1（b）、（c）所示。螺线的回转半径

eB

Mv

R r

=（21-1）

电子回转一周所需时间（周期）

eB

m

v

R

T

r

π

π2

2

=

=（21-2）

故螺线的螺距

z

z

v

eB

m

T

v

h?

=

?

=

π2

（２１—３）

上两式表明，回转周期Ｔ和螺距h与径向速度v r 无关。即对于示波管中从同一点出发的电子，虽然v r各不相同（因而回转半径各不相同），但绕圆一周所用的时间是相同的。只要它们的v z相同，经过一个螺距h后，又会会聚于一点。这就是纵向磁聚焦的理论依据。

２）电子比荷的测定方法

由式（21-3）可导出

hB

v

m

e

z

π2

=（21-4）

由式（21-4）可知，要测定

m

e

，需要确定纵向速度v z、螺距h和磁感应强度B。

1.2偏转法的实验方法

图21-2是测量线路，图21-3是测量线路电源的面板图。示波管置于螺线管中部（图中未画出），并用电缆与电源背面的插座接好。实验时只需用导线插头把面板所示电极的插孔与相应电压插孔联接起来，即可获得所需要的实验条件。

图21-2 示波管各电极的接线图

图21-3

m

e 实验电源

使第一阳极Ａ1与Ｕ1联接，第二阳极Ａ2和一对Ｘ偏转板与Ｕ2联接，利用聚焦旋钮调节Ｕ1，电子束将实现电聚焦，在屏上形成一个亮点。这时给Ｙ轴偏转板加数十伏的交流电压，电子束将在荧光屏上扫出一段亮线。如果逐渐增大磁场电流Ｉ，亮线将一边旋转，一边缩短，最后缩成一个亮点，实现了磁聚焦。若继续增大电流Ｉ，还会实现２次、３次聚焦。此即偏转法测m

e 。 1.3

偏转法的理论解释

电子束被电聚焦后，所有的电子基本都以速度

m

eU v z 2

2=

沿ｚ轴做匀速直线运动射向屏幕，径向速度基本为零。由于电子束很细，可近似认为从第二阳极Ａ2射出的电子束的截面是一个“点”。当偏转板Ｙ加交流电压后，电子从Ｙ偏转板获得径向速度v Y 。相继从Ｙ偏转板同一点射出的电子径向速度不同，而且方向有正、有负（因为偏转电压是正弦交流电压）。当给电子束加某一纵向磁场Ｂ后，

具有了径向速度的这些电子开始作螺旋运动。由于螺旋运动的周期与径向速度无关，所以这些电子具有相同的回转周期Ｔ和相同的螺距h 。只是由于径向速度的大小不同，因而回转半径不同而已。这样当这些电子到达荧光屏时，它们绕各自的螺线轴心转过了相同的角度φ，从而落到屏上的同一条直线上；同时这条直线相对于ｙ轴转过了θ角。图21-4

中画出了4个电子到达屏幕时的情形。可清楚看出，

它们落在屏上的4个点Ｐ1、Ｐ2、Ｐ１′、Ｐ2′

在同一条直线上，而这条直线相对ｙ轴转过了θ角，φ＝２θ。当Ｂ增加时，这条亮线继续旋转，且由式（21-1）可知，Ｂ的增加，将使回转半径减小。因而屏上的亮线随Ｂ的增加一边旋转，一边缩短。当φ＝２π时，恰好l=h ，电子束就被纵向磁场聚焦成一个亮点。图21-5画出了θ由０变到π的过程中，亮线的变化情形。

图21-4 偏转法原理

图21-5 屏上的亮线随Ｂ的增加边旋转边缩短

纵向速度v z 的确定：v z 可由加速电压U 2确定。由能量关系

22

2

1eU mv z =，可得

m

eU v z 2

2=

（２１—５） 螺距h 的确定：显然，欲使电子恰在屏上聚焦，Ｙ偏转板中心到屏的距离l 必须等于螺距h ，或者是h 的整数倍。由式（21-3）可知，当v z 确定之后，h 惟一地决定于磁感应强度B 的大小。这样，若固定U 2（因而固定了v z ），改变B （即改变磁场电流I ），当在屏上观察到聚焦点时，必然有

l ＝ph p ＝１，２，３，…， 即h ＝l/p （21-6） 磁感应强度B 的确定：B 可由螺线管的磁场电流I 计算求得。由于螺线管不是无限长，中间一段的磁场可由下式求出：

βμcos 0nI B =（21-7）

式中：μ0＝４π×10-7

N/A 2

；n 为螺线管单位长度的

匝数，单位为m -1

；Ｉ是励磁电流，单位为Ａ；

2

122])2

()2[(21cos -+=D

L β，L 为螺线管的长度，D

为螺线管的直径。

将式（21-5）、式（21-6）和式（21-7）代入

式（21-4）式，得

222202

222cos 8I

n l U p m e

βμπ= 阴极射线管测定电子比荷

2.1 阴极射线管简介

阴极射线管，俗称显像管，它是利用阴极电子枪发射电子，在阳极高压的作用下，射向荧光屏，使荧光粉发光，同时电子束在偏转磁场的作用下，作上下左右的移动来达到扫描的目的。

2.2 利用阴极射线管来测定电子比荷

真空管内的阴极K 发出的电子(不计初速、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后，穿过A '中心的小孔沿中心轴O 1O 的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P 和P '间的区域．当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O 点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U 后，亮点偏离到O '点，(O '与O 点的竖直间距为d ，水平间距可忽略不计．此时，在P 和P '间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B 时，亮点重新回到O 点．已知极板水平方向的长度为L 1，极板间距为b ，极板右端到荧光屏的距离为L 2(如图所示)。

根据速度选择器的原理即可求得电子穿过AA ，

时的速度Bb

U

v =

。当P 和P '间加上偏转电压U ，电子以一定的初速度垂直进入匀强电场后，电子所受电场力（不考虑重力）与速度垂直，电子在极板间做“类平抛”运动，可分解水平方向上的的匀速直线运动和竖直方向向上的初速度为零的匀加速直线运动：

电子在极板间运动的时间为：v

L t 1

1=

电子在极板间运动的加速度为：mB

eU

a =

电子穿过极板的过程中向上偏转的距离为：

B

mv U eL at d 2212

11221==

电子离开极板后将做匀速直线运动：

电子离开极板时竖直向上的分速度为：v ⊥=a t 1=

mvB

U

eL 1

电子离开极板后做匀速直线运动该段运动用时为t 2=

v

L 2

则t 2时间内电子竖直向上运动的距离为：d 2= v ⊥

t 2=

B

mv L eUL 221

这样电子向上的总偏转距离是

d=

d 1+d 2=)1(212L L B

mv eU

+

可得：

m e

＝)

2/(1212L L bL B Ud + 利用双电容法测定电子比荷

3.1双电容法的原理

测量电子荷质比的一种精确方法是双电容法．如图4所示，在真空管中由阴极K 发射电子，其初速度可忽略，

此电子被阳极A 与阴极K 间的电场加速后穿过屏障D 上的小孔，然后依次穿过电容器c 、屏障D 和 电容器C 射到荧光屏F 上． 阳极A 与阴极K 间的电压为 ，在电容器C 和C 上加有完全相同的交流电压U ，交流电压的频率为f ．选择频率f 使电子打在荧光屏上的亮点不 发生偏移，由此可测得电子的荷质比e/m 。

3.1双电容法的电子比荷表达式推导

设电子的质量为m ，电荷量为q ，电子经电场加速以后的速度为v 0，则据动能定理得

202

1mv eU =

要使电子通过电容C 1、C 2后打在荧光屏上的亮点不发生偏转，则电子在电容器C 1、C 2中运动时，电容器C 1、C 2的电压刚好为0。

所以电子由C 1 运动到C 2 的时间为

,.....)2,1(212===n f

n T n t

而0

v L t =

，所以

U

n L f m e 2222= (n=1，2，……)

文献:

[1] 测定带电粒子比荷的常用方法[J] 陈 宏

[2] 利用磁聚焦法测量电子比荷的误差分析[J] 王光辉，徐

世昌，马仁，张铁军

[3] 《大学物理学》[M] 电磁学部分，杨仲耆等编，第五

章

[4] 《电磁学》[M]上册，赵凯华、陈熙谋著，第四章 （以上资料为网上查询）

[5] 钱锋，潘人培. 大学物理实验[M]. 修订版，北京：高

等教育出版社，2005

电子测量期末考试试题

电子专业 《电子测量》期末考试试题 总分100分考试时间：90分钟得分： 一．填空题（共25，每空1分） 1.测量仪表的精度又可以用、和三个指标加以 表征。 2. 示值相对误差定义为与的比值，通常用 百分数表示。 3、电子测量是以______________为依据，以______________为手段，以___________为被测对象所进行的测量。 4、电子测量的方法主要有____________、____________和___________。 5、控制__________是衡量测量技术水平的标志之一。 6、测量误差按其性质和特点不同，可分为_________、_________和_____________。 7、测量误差的表示方法有两种，即__________和___________。 8、电压测量仪器主要有_________、__________、_____________等。 9、开关稳压电源按储能元件与负载的连接方式不同，分为____________和____________。 10、实验室所用的直流稳压电源，从输出形式上一般分为_____、_____ 和_______。 二．判断题（共20，每题2分） 1、在写带有单位的量值时，准确写法是560K W±1000W。 ( ) 2、598416保留5个有效数字是59842。 ( ) 3、电子测量仪器外表有灰尘，在不通电的情况下可以用湿布去擦。( )

4、测量10.5V电压时，量程应选择10V档测量误差才最小。 ( ) 5、在工厂5S管理中，清洁、清扫的目的是应付检查。 ( ) 6、绝对误差就是误差的绝对值。（） 7、被测量的真值是客观存在的，然而却是无法获得的。（） 8、开关电源是靠改变开关管的占空比来实现稳压的。 ( ) 9、使用数字万用表进行电阻测量时，红表笔接COM端带负电，黑表笔接V?Ω端带正电。（）10、使用万用表测量过程中，若需更换量程档则应先将万用表与被测电路断开，量程档转换完毕再接入电路测量。（） 三．选择题（共20，每空2分） 1、下列测量中属于电子测量的是（） A、用天平测量物体的质量 B、用水银温度计测量温度 C、用数字温度计测量温度 D、用游标卡尺测量圆柱体的直径 2、下列不属于测量误差来源的是（） A 、仪器误差和（环境）影响误差 B 、满度误差和分贝误差 C 、人身误差和测量对象变化误差 D 、理论误差和方法误差 3、通常在相同的条件下，多次测量同一量时，误差的绝对值和符号保持恒定或在条件改变时，按某种规律而变化的误差称为（） (a)随机误差；(b)系统误差；(c)影响误差；(d)固有误差。 4、用MF47型万用表测量电阻时，因未机械调零而产生的测量误差属于( )。 A、随机误差 B、人身误差 C、粗大误差 D、系统误差

电子荷质比测定

实验报告 【实验名称】：电子荷质比测定 【实验目的】： 1、了解利用电子在磁场中偏转的方法来测定电子荷质比。 2、通过实验加深对洛伦兹力的认识。 【实验仪器】: FB710型电子荷质比测定仪 【实验原理】： 当一个电荷以速度v垂直进入磁场时，电子要受到洛伦兹力的作用，它的大小可由公式 f=ev*B (1) 所决定，由于力的方向是垂直于速度的方向，则电子的运动的轨迹是一个圆，力的方向指向圆心，完全符合圆周运动的规律，所以作用力与速度的关系为 f=mv^2/r (2) 其中r时电子运动圆周的半径，由于洛伦兹力就是使电子做圆周运动的向心力，因此 evB=mv^2/r (3) 由公式转换可得 e/m=v/rB (4) 实验装置是用一电子枪，在加速电压U的驱使下，射出电子流，因此eU全部转变成电子的输出动能，因此又有 eU=mv^2/2 (5) 由公式（4）、（5）可得 e/m=2U/(r*B)^2 (6) 实验中可采取固定加速电压U，通过改变偏转点了，产生不同的磁场，进而测量出电子束的圆轨迹半径，就能测定电荷的荷质比。 亥姆赫兹线圈产生磁场的原理， B=K*I （7）其中K为磁电变换系数，可表达为 K=μ0（4/5）∧（3/2）*N/R （8）其中μ0是真空导磁率，等于4T*m/A或H/m,R为亥姆赫兹线圈的平均半径，N为单个线圈的匝数，其他参数 R=158mm,N=130匝，因此公式（6）可以改写为 e/m=[125/32]R∧2U/μ0∧2N∧2I∧2r∧2=2.474×10∧12 R∧2U/N∧2I∧2r∧2(C/kg) (9) 【实验内容】： 1、正确完成仪器的连接。 2、开启电源，使加速电压文档于120V。 3、调节偏转电流，使电子束的运行轨迹形成封闭的圆，细心调节聚焦电压，使电子束明亮，缓缓改变亥姆兹线圈中的电流，观察电子束大小、偏转的变化。 4、测量步骤：

电子测量考试试题及答案.doc

一、填空题 1、在选择仪器进行测量时，应尽可能小的减小示值误差，一般应使示值指示在仪表满刻度 值的 ___2/3__ 以上区域。 2、随机误差的大小，可以用测量值的____标准偏差 ____ 来衡量，其值越小，测量值越集中，测量的____精密度 ____ 越高。 3 、设信号源预调输出频率为1MHz 998KHz ，则该信号源的短期频率稳定度为，在15 分钟内测得频率最大值为 %___ 。 ，最小值为 4、信号发生器的核心部分是振荡器。 5、函数信号发生器中正弦波形成电路用于将三角波变换成正弦波。 6、取样示波器采用非实时取样技术扩展带宽，但它只能观测重复信号。 7、当观测两个频率较低的信号时，为避免闪烁可采用双踪显示的____断续 ____方式。 8、BT-3 型频率特性测试仪中，频率标记是用一定形式的标记来对图形的频率轴进行定量， 常用的频标有___针形频标 _____ 和 ____ 菱形频标 _____ 。 9、逻辑分析仪按其工作特点可分逻辑状态分析仪和逻辑定时分析仪。 10、指针偏转式电压表和数码显示式电压表测量电压的方法分别属于____模拟 __ 测量和___数字 ___ 测量。 1、测量误差是测量结果与被真值的差异。通常可以分为绝对误差和相对误差。 2、在测量数据为正态分布时，如果测量次数足够多，习惯上取3σ作为判别异常数据的界限，这称为莱特准则。 3、交流电压的波峰因数定义为峰值与有效值之比，波形因数定义为有效值与平均值之比。 4、正弦信号源的频率特性指标主要包括频率范围、频率准确度和频率稳定度。 5、频谱分析仪按信号处理方式不同可分为模拟式、数字式和模拟数字混合式。 6、逻辑笔用于测试单路信号，逻辑夹则用于多路信号。 7、当示波器两个偏转板上都加正弦信号时，显示的图形叫李沙育图形，这种图形在相位和频率测量中常会用到。 8、在示波器上要获得同步图形，待测信号周期与扫描信号周期之比要符合。 1、按照误差的基本性质和特点，可把误差分为系统误差、随机误差、和粗大误差。 2、按检波器在放大器之前或之后，电子电压表有两种组成形式，即放大 -检波式 和检波 -放大式。 3、在双踪示波器的面板上，当“微调” 增益控制旋钮顺时针方向转至____校准 __ 位置时，

实验5 电子荷质比的测定

电子荷质比的测量 一、实验目的 1.观察电子束在电场作用下的偏转。 2.加深理解电子在磁场中的运动规律，拓展其应用。 3.学习用磁偏转法测量电子的荷质比。 二、实验仪器 电子荷质比测定仪及电源 三、实验原理 众所周知当一个电子以速度v 垂直进入均匀磁场时，电子要受到洛仑兹力的作用，它的大小可由公式： e f ?= （2.10-1） 所决定，由于力的方向是垂直于速度的方向，则电子的运动轨迹就是一个圆，力的方向指向圆心，完全符合圆周运动的规律，所以作用力与速度又有： r mv f 2 = （2.10-2） 其中r 是电子运动圆周的半径，由于洛仑兹力就是使电子做圆周运动的向心力，因此可将（2.10-1)、(2.10-2)式联立： r mv evB 2 = （2.10-3） 由（2.10-3)式可得： rB v m e = （2.10-4） 实验装置是用一电子枪，在加速电压u 的驱使下，射出电子流，因此eu 全部转变成电子的输出动能：

22 1mv eu = （2.10-5） 将（2.10-4）与（2.10-5)式联立可得： 2 )(2B r u m e ?= （2.10-6） 实验中可采取固定加速电压u ，通过改变不同的偏转电流，产生出不同的磁场，进而测量出电子束的圆轨迹半径r ，就能测定电子的荷质比——e/m 。 按本实验的要求，必须仔细地调整管子的电子枪，使电子流与磁场严格保持垂直，产生完全封闭的圆形电子轨迹。按照亥姆霍兹线圈产生磁场的原理: I K B ?= （2.10-7） 其中K 为磁电变换系数，可表达为： R N K ?=23 0)54(μ （2.10-8） 式中0μ是真空导磁率，它的值270104--??=A N πμ，R 为亥姆霍兹线圈的平均半径，N 为单个线圈的匝数，由厂家提供的参数可知R=158mm ，N=130匝，因此公式（2.10-6）可以改写成： )(10474.2]32125[222212222202kg C r I N u R r I N u R m e ????=?????=μ （2.10-9） 四、实验步骤 1. 接好线路。 2. 开启电源，使加速电压定于120V ，耐心等待，直到电子枪射出翠绿色的电子束后，将加速电压定于100V 。本实验的过程是采用固定加速电压，改变磁场偏转电流，测量偏转电子束的圆周半径来进行。（注意：如果加速电压太高或偏转电流太大，都容易引起电子束散焦） 3. 调节偏转电流，使电子束的运行轨迹形成封闭的圆，细心调节聚焦电压，使电子束明亮，缓缓改变亥姆霍兹线圈中的电流，观察电子束的偏转的变化。 4. 测量步骤： （1）调节仪器后线圈上反射镜的位置，以方便观察；

最新电气与电子测量技术(罗利文)课后习题答案

第3章常用传感器及其调理电路 3-1 从使用材料、测温范围、线性度、响应时间几个方面比较，Pt100、K 型热电偶、热敏电阻有什么不同？ 3-2在下列几种测温场合，应该选用哪种温度传感器？为什么？ （1）电气设备的过载保护或热保护电路； （2）温度范围为-100～800℃，温度变化缓慢； （3）温度范围为-100～800℃，温度波动周期在每秒5～10次； 解： （1）热敏电阻；测量范围满足电力设备过载时温度范围，并且热敏电阻对温度变化响应快，适合电气设备过载保护，以减少经济措施 （2）Pt 热电阻；测温范围符合要求，并且对响应速度要求不高 （3）用热电偶；测温范围符合要求，并且响应时间适应温度波动周期为100ms 到200ms 的情况 3-3 热电偶测温为什么一定做冷端温度补偿？冷端补偿的方法有哪几种？ 解：热电偶输出的电动势是两结点温度差的函数。T 为被测端温度，0T 为参考端温度，热电偶特性分度表中只给出了0T 为0℃时热电偶的静态特性，但在实际中做到这一点很困难，于是产生了热电偶冷端补偿问题。目前常用的冷端温度补偿法包括： 0℃恒温法； 冷端温度实时测量计算修正法； 补偿导线法； 自动补偿法。 3-4 采用Pt100的测温调理电路如图3-5所示，设Pt100的静态特性为：R t =R 0(1+At )，A =0.0039/℃，三运放构成的仪表放大电路输出送0～3V 的10位ADC ，恒流源电流I 0= 1mA ，如测温电路的测温范围为0～512℃，放大电路的放大倍数应为多少？可分辨的最小温度是多少度？ 解：V AT R I u R 19968.05120039.01001013 00=????==?- 024.1519968.03==?= V V u u k R out ，放大倍数应为15倍。 可分辨的最小温度为

电子测量技术期末考试复习题

一．谈判题（10分） VXXX 5，使用数字万用表进行电阻测量时，红表笔接COM 端带负电，黑表笔接V ?Ω端带正电。（ X ） 6、使用指针式万用表测量多个电阻时，只需选出择合适量程档，进行一次机械调零、欧姆调零即可。 （ X ） 7、使用万用表测量过程中，若需更换量程档则应先将万用表与被测电路断开，量程档转换完毕再接入电路测量 （ V ） 8、在示波测量中，若显示波形不在荧光屏有效面积内，可通过Y 移位旋钮对被测波形幅度进行调 （ X ） 9、若要使示波器显示波形明亮清晰，可通过辉度，聚焦旋钮的调节达到要求。 （ V ） 10示波器要观察到稳定的波形，其两个偏转板上所加信号的周期y x T T ,必须满足条件 T y =nT x 。 （ ? ） 11， 逐次逼近A/D 转换的速度比积分式A/D 转换的速度慢。 （ ? ） 12， 一般规定，在300Ω的负载电阻上得到1mW 功率时的电平为零电平。 （ ? ） 13，在直流单电桥中，电源与指零仪互换位置，电桥平衡状态不变。 （ √ ） 13， 比较释抑电路的作用是控制锯齿波的幅度，实现等幅扫描，并保证扫描的稳定。 （ √ ）

1、双踪示波器显示方式有1、ABCD 几种方式，其中C；方式可能产生相位误差，若要修正相位误差则应将显示方式调节到D 方式；若被测信号频率较低，则应选择 D 方式；若信号频率较高，则应选择 C 方式。 A.Y A、Y B B. Y A±Y B C.交替 D.断续 2、示波测量中，触发方式选择为CA 时，屏幕显示为一条亮线；触发方式选择为时，屏幕不显示亮线。 A.普通触发 B. 固定触发 C.自动触发 D.其它 3、根据检波器位置的不同，形成了不同的模拟电压表结构，其中 A 结构测量范围宽、测量灵敏度较低； B 结构测量范围窄、测量灵敏度较高。 A.放大—检波式 B. 检波—放大式 C.外差式 D.其它 4、数字万用表的核心是 B 。 A.AC/DC转换器 B. A/D转换器 C.D/A转换器 D.I/V转换器 5，根据测量误差的性质和特点，可以将其分为( C )三大类。 A.绝对误差、相对误差、引用误差 B.固有误差、工作误差、影响误差 C.系统误差、随机误差、粗大误差 D.稳定误差、基本误差、附加误差 6，用通用示波器观测正弦波形，已知示波器良好，测试电路正常，但在荧光屏上却出现了如下波形，应调整示波器( A )旋钮或开关才能正常观测。 A.偏转灵敏度粗调 B.Y轴位移 C.X轴位移 D.扫描速度粗调

电子比荷的测定.

实验三：电子比荷的测定 一、实验目的 1、观察电子束在电场作用下的偏转。 2、观察运动电荷在磁场中受洛仑兹力作用后的运动规律，加深对此的理解。 3、测定电子的比荷 二、实验仪器 DH4520型电子比荷测定仪包括：洛仑兹力管、亥姆霍兹线圈、供电电源和读数标尺等部分。仪器采用一体化设计，整个安装在木制暗箱内，便于观察、测量、携带和贮存，如图一所示。 1、洛仑兹力管洛仑兹力管又称威尔尼管，是 本实验仪的核心器件。它是一个直径为153mm的大 灯泡，泡内抽真空后，充入一定压强的混合惰性气 体。泡内装有一个特殊结构的电子枪，由热阴极、 调制板、锥形加速阳极和一对偏转极板组成，如图 二所示。经阳极加速后的电子，经过锥形阳极前端 的小孔射出，形成电子束。具有一定能力的电子束 与惰性气体分子碰撞后，使惰性气体发光，从而使 电子束的运动轨迹成为可见。 2、亥姆霍兹线圈亥姆霍兹线圈是由一对绕向 一致，彼此平行且共轴的圆形线圈组成。如图三所示。当两线圈正向串联并通以电流I，且距离a等于线圈的半径r时，可以在线圈的轴线上获得不太强的均匀磁场。如两线圈间的距离a不等于r时，则轴线上的磁场就不均匀。 同学们可根据两个单个线圈轴线 上P点磁感应强度B的叠加，求出当 a=r时，亥姆霍兹线圈轴线上总的磁 感应强度B=9×104 I 3、供电电源供电电源的前面板如图四所示： 偏转电压偏转电压开关分“上正”、“断开”、“下正”三档。置“上正”时上偏转板接正电压，下偏转板接地。置“下正”时则相反。置“断开”时，上下偏转板均无电压接入。观察与测量电子束在洛仑兹力作用下的运动轨迹

时，应置“断开”位置。偏转电压的大小，由偏转电压开关下面的电位器调节。电压值从50~250V，连续可调，无显示。 阳极电压阳极电压接洛仑兹力管内的加速电极，用于加速电子的运动速度。电压值由数字电压表显示，值的大小由电压表下的电位器调节。实验时的电压范围约100~200V。 线圈电流线圈电流（励磁电流）方向开关分“顺时”、“断开”、“逆时”三档。置“顺时”时线圈中的电流方向为顺时针方向，线圈上的顺时批示灯亮，产生的磁场方向指向机内。置“逆时”时则相反。置“断开”时，线圈上的电流方向指示灯全熄灭，线圈中没有电流。电流值由数字电流表指示，值的大小，由电流表下面的电位器调节。 请注意：在转换线圈电流的方向前，应先将线圈电流值调到最小，以免转换电流方向时产生强电弧烧坏开关的接触点。 在观察电子束在电场力的作用下发生偏转时，应将此开关置“断开”位置。 在仪器后盖上设有外接电流表和外接电压表接线柱，以备在作课堂演示时外接大型电压表和电流表。 读数装置在亥姆霍兹线圈的前后线圈上，分别装有单爪数显游标尺和镜子，以便在测量电子束圆周的直径D时，使游标尺上的爪子、电子束轨迹、爪子在镜中的象三者重合，构成一线，以减小视差，提高读数的准确性。游标读数为inch和mm刻度两种，请选mm刻度。 实验原理 对于在均匀磁场B中的以速度v运动的电子，将受到洛仑兹力 f=evB 的作用。不v和B同向时，力F等于零，电子的运动不受磁场的影响。当v和B垂直时，力F垂直于速度v和磁感应强度B，电子在垂直于B的平面内作匀速圆周运动，如图五所示。维持电子作圆周运动的力就是洛仑兹力，即 mv2 EvB= r 式中R为电子运动轨道的半径。得电子比荷 由此可见实验中只要测定了电子运动的速度v，轨道的半径R和磁感应强度B，即可测定电子的比荷。 电子运动的速度v应该由加速电极，即阳极的电压U决定（电子离开阴极时的初速度相对来说很小，可以忽略）。即

电气与电子测量技术罗利文课后习题答案

电气与电子测量技术罗利文课后习题答案 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】

第3章常用传感器及其调理电路3-1 从使用材料、测温范围、线性度、响应时间几个方面比较，Pt100、K型热电偶、热敏电阻有什么不同？ 解： 3-2在下列几种测温场合，应该选用哪种温度传感器？为什么？ （1）电气设备的过载保护或热保护电路； （2）温度范围为-100～800℃，温度变化缓慢； （3）温度范围为-100～800℃，温度波动周期在每秒5～10次； 解： （1）热敏电阻；测量范围满足电力设备过载时温度范围，并且热敏电阻对温度变化响应快，适合电气设备过载保护，以减少经济措施 （2）Pt热电阻；测温范围符合要求，并且对响应速度要求不高 （3）用热电偶；测温范围符合要求，并且响应时间适应温度波动周期为100ms到200ms的情况 3-3 热电偶测温为什么一定做冷端温度补偿？冷端补偿的方法有哪几种？ 解：热电偶输出的电动势是两结点温度差的函数。T为被测端温度， T为参考端温 度，热电偶特性分度表中只给出了 T为0℃时热电偶的静态特性，但在实际中做到这 一点很困难，于是产生了热电偶冷端补偿问题。目前常用的冷端温度补偿法包括：0℃恒温法；

冷端温度实时测量计算修正法； 补偿导线法； 自动补偿法。 3-4 采用Pt100的测温调理电路如图3-5所示，设Pt100的静态特性为：R t =R 0(1+At )，A =0.0039/℃，三运放构成的仪表放大电路输出送0～3V 的10位ADC ，恒流源电流I 0= 1mA ，如测温电路的测温范围为0～512℃，放大电路的放大倍数应为多少？可分辨的最小温度是多少度？ 解：V AT R I u R 19968.05120039.010*******=????==?- 024.1519968.03==?=V V u u k R out ，放大倍数应为15倍。 可分辨的最小温度为 3-5 霍尔电流传感器有直测式和磁平衡式两种，为什么说后者的测量精度更高？ 解：霍尔直测式电流传感器按照安培环路定理，只要有电流I C 流过导线，导线周围会产生磁场，磁场的大小与流过的电流I C 成正比，由电流I C 产生的磁场可以通过软磁材料来聚磁产生磁通Φ=BS ，那么加有激励电流的霍尔片会产生霍尔电压U H 。通过放大检测获得U H ，已知k H 、H ＝B/μ、磁芯面积S 、磁路长度L 以及匝数N ，由 H H U k IB =，可获得磁场B 的大小，由安培环路定律H·L ＝N·IC ，可直接计算出被测电流I C 。不过由于k H 与温度有关，难以实现高精度的测量；而磁平衡式传感器利用磁平衡原理，N P I P ＝ISNS ，因此只要测得I S 便可计算出被测电流I P ，没有依赖性，精度更高。 3-6 某磁平衡式霍尔电流传感器的原边结构为穿孔式（N 1=1），额定电流为25A ，二次侧输出额定电流为25mA ，二次侧绕匝数为多少？用该传感器测量0～30A 的工频交流电流，检流电阻R M 阻值为多大，才能使电阻上的电压为0～3V ？

电子测量技术试卷及答案

1 《电子测量技术》考试卷 专业 年级 学号 姓名 一．填空题 （每空1分，共25分） 1.测量误差就是测量结果与被测量________的差别，通常可以分为_______和_______两种。 2.多次测量中随机误差具有________性、________性和________性。 3.4 12 位DVM 测量某仪器两组电源读数分别为5.825V 、15.736V ，保留三位有效数字分 别应为________、________。 4.示波器Y 轴前置放大器的输出信号一方面引至触发电路，作为________信号；另一方面经过________引至输出放大器。 5.示波器X 轴放大器可能用来放大________信号，也可能用来放大________信号。 6.在示波器中通常用改变________作为“扫描速度”粗调，用改变________作为“扫描速度”微调。 7.所谓触发极性不是指触发信号本身的正负，而是指由它的________或________触发。 8.测量频率时，通用计数器采用的闸门时间越________，测量准确度越高。 9.通用计数器测量周期时，被测信号周期越大，________误差对测周精确度的影响越小。 10.在均值电压表中，检波器对被测电平的平均值产生响应，一般都采用________电路作为检波器。 11.所有电压测量仪器都有一个________问题，对DVM 尤为重要。 12.________判据是常用的判别累进性系差的方法。 13.________分配是指分配给各分项的误差彼此相同。 14.当观测两个频率较低的信号时，为避免闪烁可采用双踪显示的________方式。 15.频谱仪的分辨力是指能够分辨的________，它表征了频谱仪能将________紧挨在一起的信号区分开来的能力。 二．选择题 （每题3分，共15分） 1.根据测量误差的性质和特点，可以将其分为( )三大类。 A.绝对误差、相对误差、引用误差 B.固有误差、工作误差、影响误差 C.系统误差、随机误差、粗大误差 D.稳定误差、基本误差、附加误差 2.用通用示波器观测正弦波形，已知示波器良好，测试电路正常，但在荧光屏上却出现了如下波形，应调整示波器( )旋钮或开关才能正常观测。 A.偏转灵敏度粗调 B.Y 轴位移 C.X 轴位移 D.扫描速度粗调 3.通用计数器测量周期时由石英振荡器引起的主要是( )误差。 A.随机 B.量化 C.变值系统 D.引用 4.DVM 的读数误差通常来源于( )。 A.刻度系数、非线性等 B.量化 C.偏移 D.内部噪声 5.( )DVM 具有高的SMR ，但测量速率较低。 A.逐次逼近比较式 B.斜坡电压式 C.双斜积分式 D.V-f 式 三. 简答题 (每题10分，共40分) 1.对电压测量的几个基本要求是什么? 2.用示波器显示图像基本上有哪两种类型?

磁聚焦法测电子荷质比

磁聚焦法测电子荷质比 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

电子荷质比的测量 胡洋洋 电子荷质比的测量———实验简介 带电粒子的电荷量与质量的比值，称为荷质比。荷质比是带电粒子的基本参量之一，是研究物质结构的基础。目前测得的电子荷质比的数值为。 带电粒子在磁场中受电场力的作用，在磁场中受磁场力的作用，带电粒子的运动状态将发生变化。这种现象的发现，为科学实验及工程技术带来了极大的应用价值。受电场力或磁场力的作用，带电粒子可以聚焦，形成细束流，这是示波管和显像管的工作基础。利用带电粒子在磁场和电场中的受力聚焦而形成的电透镜或磁透镜，是构成电子显微镜的基层本组件。带电粒子受力加速或改变运动方向，这又是直线加速器或回旋加速器的工作原理。此类电磁元件和仪器设备极大地丰富了科学研究和工程技术的方法和手段，推动了科学技术的发展。 实验原理 磁聚焦法测定电子荷质比 1．带电粒子在均匀磁场中的运动： a．设电子e在均匀磁场中以匀速V运动。当时，则在洛仑兹力f作用下作圆周运动，运动半径为R，由 （1） 得 （2）

如果条件不变，电子将周而复始地作圆周运动。可得出电子在这时的运动周期T： （3） 由此可见：T只与磁场B相关而与速度V无关。这个结论说明：当若干电子在均匀磁场中各以不同速度同时从某处出发时，只要这些速度都是与磁场B垂直，那么在经历了不同圆周运动，会同时在原出发地相聚。不同的只是圆周的大小不同，速度大的电子运动半径大，速度小的电子运动半径小（图1）。 图1 v垂直于B 图2 v与B成角 b．若电子的速度V与磁场B成任一角度： 我们可以把V分解为平行于磁场B的分量和垂直于B的分量；这时电子的真实运动是这两种运动的合成：电子以作垂直于磁场B的圆周运动的同时，以作沿磁场方向的匀速直线运动。从图2可看出这时电子在一条螺旋线上运动。 可以计算这条螺旋线的螺距： 由式3得 （4） 由此可见，只要电子速度分量大小相等则其运动的螺距就相同。这个重要结论说明如果在一个均匀磁场中有一个电子源不断地向外提供电子，那么不论这些电子具有怎样的初始速度方向，他们都沿磁场方向作不同的螺旋线运动，而只要保持它们沿磁场方向的速度分量相等，它们就具有相同的由式4决定的螺距。这就是说，在沿磁场方向上和电子源相距处，电子要聚集在一起，这就是电子的旋进磁聚焦现象。

电子测量试题及答案1

一、填空题(每空1分，共25分) 1. 从广义上说，凡是利用来进行的测量都可以说是电子测量。 答案：电子技术 2. 测量误差就是与被测量的差别。 答案：测量值真值 3. 相对误差又叫相对真误差，它是________与________的比值。 答案：测量值真值 4. 相对误差定义为 ________ 与 ________ 的比值，通常用百分数表示。 答案：误差；真值 5. 3位数字欧姆表，测量标称值为1.0kΩ和1.5kΩ两只电阻时，读数分别为965Ω和1452Ω。当保留两位有效数字时，此两电阻分别为________kΩ和 ________kΩ。 答案：0.96 1.5 6 ．将 15.36 ，43.25和 362.51 保留 3 位有效数字后为 _________ 、、___________. 答案：15.4 ；43.2 ；363 ； 7. 某测试人员在一项对航空发动机页片稳态转速试验中，测得其平均值为20000 转 / 分钟（假定测试次数足够多）。其中某次测量结果为 20002 转 / 分钟，则此次测量的绝对误差△x ＝ ______ ，实际相对误差 ＝ ______ 。 答案：2 转 / 分钟， 0.01 ％。 8 ．用一只 0.5 级 50V 的电压表测量直流电压，产生的绝对误差≤ __ 伏。答案：0.25

9 ．设，且各分项的相对误差分别为 ，则 y 的相对误差 =____ 。

答案： 10. 在测量中进行量值比较采用的两种基本方法是 _______ 和 _______ 。 答案：间接比较法，直接比较法。 11. ________ 是比较同一级别、同一类型测量标准的一致性而进行的量值传递活动。 答案：比对。

电子荷质比测量

实验6. 电子荷质比测量 带电粒子的电量与质量的比值--荷质比(又称：比荷)，是带电微观粒子的基本参量之一。荷质比的测定在近代物理学的发展中具有重大的意义，是研究物质结构的基础。1897年，J.J.汤姆逊正是在对“阴极射线”粒子荷质比的测定中，首先发现电子的。测定荷质比的方法很多，汤姆逊所用的是磁偏转法，而本实验采用磁聚焦法。 一．实验目的 1.了解示波管的基本构造和工作原理。 2.理解示波管中电子束电聚焦的基本原理。 3.掌握利用作图法求电磁偏转灵敏度的数据处理方法。 二．实验原理 1.示波管的基本结构 示波管又叫阴极射线管，以8SJ31J为例，它的构造如图6.1所示，主要包括三个部分：前端为荧光屏，中间为偏转系统，后端为电子枪。 图6.1 示波管结构示意图 （1）电子枪 电子枪的作用是发射电子，并把它们加速到一定速度聚成一细束。电子枪由灯丝、阴极K、控制栅极G、第一阳极A l、第二阳极A2等同轴金属圆筒和膜片组成。灯丝通电后加热阴极K，使阴极K 发射电子。控制栅极G的电位比阴极低，对阴极发出的电子起排斥作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极的小孔并射向荧光屏，而初速度较小的电子则被电场排斥回阴极。通过调节栅极电位可以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变荧光屏上的光斑亮度。阳极电位比阴极电位高很多，对电子起加速作用，使电子获得足够的能量射向荧光屏，从而激发荧光屏上的荧光物质发光。第一阳极A l称为聚焦阳极；第二阳极A2称为加速阳极，增加加速电极的电压，电子可获得更大的轰击动能，荧光屏的亮度可以提高，但加速电压一经确定，就不宜随时改变它来调节亮度。 （2）偏转系统 偏转系统由两对互相垂直的偏转板(平板电容器)构成，其中一对是上下放置的Y轴偏转板(或称垂直偏转板)，另一对是左右放置的x轴偏转板(或称水平偏转板)。若在偏转板的极板间加上电压，则板间电场会使电子束偏转，使相应荧光屏上光点的位置发生偏移，偏移量的大小与所加电压成正比。其中，X轴偏转板使电子束在水平方向(X轴)上偏移，Y轴偏转板使电子束在垂直方向(Y轴)上偏移。 （3）荧光屏 荧光屏是用来显示电子束打在示波管端面的位置。屏上涂有荧光物质，在高速电子轰击下发出荧光。当电子射线停止作用后，荧光物质将持续一段时间后才停止发光，这段时间称为余辉时间。不同材料的荧光粉发出的颜色不同，余辉时间也不同。如果电子束长时间轰击荧光屏上固定一点，则这一点会被烧坏而形成暗斑，所以当电子束光斑需要长时间停留在屏上不动时，应将光点亮度减弱。示波管内部表面涂有石墨导电层，叫屏蔽电极，它与第二阳极连在一起，可避免荧光屏附近电荷积累。

电气与电子测量技术罗利文课后习题答案

第3章常用传感器及其调理电路3-1 从使用材料、测温范围、线性度、响应时间几个方面比较，Pt100、K型热电偶、热敏电阻有什么不同 解： 3-2在下列几种测温场合，应该选用哪种温度传感器为什么 （1）电气设备的过载保护或热保护电路； （2）温度范围为100～800℃，温度变化缓慢； （3）温度范围为100～800℃，温度波动周期在每秒5～10次； 解： （1）热敏电阻；测量范围满足电力设备过载时温度范围，并且热敏电阻对温度变化响

应快，适合电气设备过载保护，以减少经济措施 （2）Pt 热电阻；测温范围符合要求，并且对响应速度要求不高 （3）用热电偶；测温范围符合要求，并且响应时间适应温度波动周期为100ms 到200ms 的情况 3-3 热电偶测温为什么一定做冷端温度补偿冷端补偿的方法有哪几种 解：热电偶输出的电动势是两结点温度差的函数。T 为被测端温度，0T 为参考端温度，热 电偶特性分度表中只给出了0T 为0℃时热电偶的静态特性，但在实际中做到这一点很困难， 于是产生了热电偶冷端补偿问题。目前常用的冷端温度补偿法包括： 0℃恒温法； 冷端温度实时测量计算修正法； 补偿导线法； 自动补偿法。 3-4 采用Pt100的测温调理电路如图3-5所示，设Pt100的静态特性为：R t =R 0(1+At )，A =℃， 三运放构成的仪表放大电路输出送0～3V 的10位ADC ，恒流源电流I 0= 1mA ，如测温电路 的测温范围为0～512℃，放大电路的放大倍数应为多少可分辨的最小温度是多少度 解：V AT R I u R 19968.05120039.010*******=????==?- 024.1519968.03==?=V V u u k R out ，放大倍数应为15倍。

电子测量技术试题

《电子测量》期末考试试卷 卷别：A卷命题人：满分：100分考试时间：120分钟班级：姓名：学号：成绩： 一、填空（每空1分，共20分）： 1、电子测量是以为手段的测量。 2、绝对误差是指由测量所得到的与之差。 3、相对误差是指与之比。用表示。 4、MF-47型万用表具有个基本量程和7个附加参数量程。 5、万用表测量的对象包括：、、和等电 参量。同时，可测、、、。 6、指针式万用表的结构包括、转换开关、三部分组成。 7、电阻器按结构分可分为：、半可调式电阻器、。 8、指针式万用表的表头是仪表。 二、判断（每题2分，共10分）： 1、一般直流电表不能用来测量交流电。（） 2、测量时电流表要并联在电路中，电压表要串联在电路中。（） 3、一般，万用表红表笔接正级，黑表笔接负级。（） 4、使用万用表交流电压档测量时，一定要区分表笔的正负极。（） 5、万用表广泛应用于无线电、通信和电工测量等领域。（） 三、简答（每题5分，共15分）： 1、在万用表的使用中，为了能准确读数，我们需注意那些方面？ 2、常用的模拟电压表和数字电表各分为几类？

3、使用万用表的欧姆档测量电阻的操作步骤是？ 四、读图（每空2分，共24分）: 五、计算（共31分）： 1、用量程是10mA的电流表测量实际值为8mA的电流，若读数是8.15mA。试求测量的绝对误差，实际相对误差和引用相对误差。( 6分) 2、有一块电压表，用它去测量一个最大电压为30V的电阻，需串联一个20欧的电阻，已知电压表内阻为10欧，求电压表表头允许流过的最大电压和最大电流。（6分）

3、如下图所示为万用表电流档的原理图，请根据图示的有关参量，计算I＝250mA时的分流电阻Rx。（9分） 4、如下图所示为万用表电压档的电路原理图，请根据图示所标参量，计算Rx1、Rx2、Rx3、Rx4。（10分）

电子测量技术基础试题及答案

电子测量试题 一、填空题(每空1分，共25分) 1.测量误差就是测量结果与被测量________的差别，通常可以分为_______和 _______两种。 2.多次测量中随机误差具有________性、________性和________性。 3.4位DVM测量某仪器两组电源读数分别为5.825V、15.736V，保留三位有效数字分别应为________、________。 4.示波器Y轴前置放大器的输出信号一方面引至触发电路，作为________信号；另一方面经过________引至输出放大器。 5.示波器X轴放大器可能用来放大________信号，也可能用来放大________信号。 6.在示波器中通常用改变________作为“扫描速度”粗调，用改变________作为“扫描速度”微调。 7.所谓触发极性不是指触发信号本身的正负，而是指由它的________或________触发。 8.测量频率时，通用计数器采用的闸门时间越________，测量准确度越高。 9.通用计数器测量周期时，被测信号周期越大，________误差对测周精确度的影响越小。 10.在均值电压表中，检波器对被测电平的平均值产生响应，一般都采用________电路作为检波器。 11.所有电压测量仪器都有一个________问题，对DVM尤为重要。 12.________判据是常用的判别累进性系差的方法。 13.________分配是指分配给各分项的误差彼此相同。 14.当观测两个频率较低的信号时，为避免闪烁可采用双踪显示的________方式。 15.频谱仪的分辨力是指能够分辨的________，它表征了频谱仪能将________紧挨在一起的信号区分开来的能力。 二、改错题(每小题3分，共15分。要求在错误处的下方划线，并将正确答案写出) 1.系统误差的大小可用测量值的标准偏差σ(x)来衡量。 2.绝对值合成法通常用于估计分项数目较多的总合不确定度。 3.示波器电子枪中调节A2电位的旋钮称为“聚焦”旋钮。 4.阴极输出器探头既可起到低电容探头的作用，同时引入了衰减。 5.积分式DVM的共同特点是具有高的CMR。 三、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括

磁聚焦和电子荷质比的测量

磁聚焦和电子荷质比的测量 【实验目的】 1、学习测量电子荷质比的一种方法。 【实验原理】 1、示波管的简单介绍： 示波管结构如图1所示 示波管包括有： （1）一个电子枪，它发射电子，把电子加速到一定速度，并聚焦成电子束； （2）一个由两对金属板组成的偏转系统； （3）一个在管子末端的荧光屏，用来显示电子束的轰击点。 所有部件全都密封在一个抽成真空的玻璃外壳里，目的是为了避免电子与气体分子碰撞而引起电子束散射。接通电源后，灯丝发热，阴极发射电子。栅极加上相对于阴极的负电压，它有两个作用：①一方面调节栅极电压的大小控制阴极发射电子的强度，所以栅极也叫控制极；②另一方面栅极电压和第一阳极电压构成一定的空间电位分布，使得由阴极发射的电子束在栅极附近形成一个交叉点。第一阳极和第二阳极的作用一方面构成聚焦电场，使得经过第一交叉点又发散了的电子在聚焦场作用下又会聚起来；另一方面使电子加速，电子以高速打在荧光屏上，屏上的荧光物质在高速电子轰击下发出荧光，荧光屏上的发光亮度取决于到达荧光屏的电子数目和速度，改变栅压及加速电压的大小都可控制光点的亮度。水平偏转板和垂直偏转板是互相垂直的平行板，偏转板上加以不同的电压，用来控制荧光屏上亮点的位置。 2、电子的加速和电偏转： 为了描述电子的运动，我们选用了一个直角坐标系，其z轴沿示波管管轴，x轴是示波管正面所在平面上的水平线，y轴是示波管正面所在平面上的竖直线。

从阴极发射出来通过电子枪各个小孔的一个电子，它在从阳极2A 射出时在z 方向上具有速度Z v ；Z v 的值取决于K 和2A 之间的电位差C B 2V V V +=（图2）。 电子从K 移动到2A ，位能降低了2V e ?；因此，如果电子逸出阴极时的初始动能可 以忽略不计，那么它从2A 射出时的动能 2z v m 2 1? 就由下式确定： 22 z V e v m 21?=? （1） 此后，电子再通过偏转板之间的空间。如果偏转板之间没有电位差，那么电子将笔直地通过。最后打在荧光屏的中心（假定电子枪描准了中心）形成一个小亮点。但是，如果两个垂直偏转板（水平放置的一对）之间加有电位差d V ，使偏转板之间形成一个横向电场y E ，那么作用在电子上的电场力便使电子获得一个横向速度y v ，但却不改变它的轴向速度分量z v ，这样，电子在离开偏转板时运动的方向将与z 轴成一个夹角θ，而这个θ角由下式决定： z y v v tg =θ （2） 如图3所示。果知道了偏转电位差和偏转板的尺寸，那么以上各个量都能计算出来。 设距离为d 的两个偏转板之间的电位差d V 在其中产生一个横向电场d /V E d y =，从而对电子作用一个大小为d /eV eE F d y y == 的横向力。在电子从偏转板之间通过的时间t ?内，这个力使电子得到一个横向动量y mv ，而它等于力的冲量，即

E.电子比荷的测量

实验名称电子比荷的测量 一、前言 19世纪80年代英国物理学家J.J汤姆孙做了一个著名的实验：将阴极射线受强 磁场的作用发生偏转，显示射线运行的曲率半径；并采用静电偏转力与磁场偏转力平 衡的方法求得粒子的速度，结果发现了“电子”，并得出了它的电荷量与质量之比 e m。 电子荷质比是电子的电荷量与其质量的比值，是研究物质结构的基础，其测定在 物理学发展史上占有重要的地位。经现代科学技术测定的电子荷质比的标准值是：11 1.75910C/kg 。测定电子荷质比的方法有很多，如磁偏转法、磁聚焦法、磁控管法、 滤速器法等。本实验仪沿用当年英国物理学家汤姆孙思路，利用电子束在磁场中运动 偏转的方法来测量电子的荷质比。 二、教学目标 1、了解电子在电场和磁场中的运动规律。 2、测量电子的荷质比。 3、掌握电子荷质比测试仪的测量原理及方法。 4、通过实验加深对洛伦兹力的认识。 三、教学重点 1、电子在磁场中的运动规律。 四、教学难点 1、电子圆运动轨道半径的测量。 五、实验原理 图1 电子在磁场中受力图当一个电子以速度v垂直进入均匀磁场时，电子就要受到洛 仑兹力的作用(图1)：

f ev B =? （1） 由于力的方向是垂直于速度的方向，则电子的运动轨迹就是一个圆，力的方向指向圆心，完全符合圆周运动的规律，所以作用力与速度又有： 2f mv r = （2） 其中r 是电子运动圆周的半径，由于洛仑兹力就是使电子做圆周运动的向心力，因此可将(1)、(2)式联立： 2evB mv r = （3） 由(3)式可得： e v m rB = （4） 实验装置是用一电子枪，在加速电压U 的驱使下，射出电子流，因此加速电场所做功eU 全部转变成电子的输出动能： 22eU mv = （5） 将(4)与(5)式联立可得： 2 2()e U m r B =? （6） 实验中可采取固定加速电压U ，通过改变不同的偏转电流，产生出不同的磁场，进而测量出电子束的圆轨迹半径r ，就能测定电子的荷质比e m 。 按本实验的要求，必须仔细地调整管子的电子枪，使电子流与磁场严格保持垂直，产生完全封闭的圆形电子轨迹。按照亥姆霍兹线圈产生磁场的原理: B K I =? （7） 其中K 为磁电变换系数，可表达为： 3204()5N K R μ=? （8） 式中0μ是真空导磁率，它的值720410N A μπ--=??，R 为亥姆霍兹线圈的平均半径，N 为单个线圈的匝数，由厂家提供的参数可知158R mm =，130N =匝，将(7)和(8)代入公式(6)可得：

电子测量技术试卷及答案完整版

电子测量技术试卷及答 案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

专业年级学号

一．填空题（每空1分，共25分） 1.测量误差就是测 量结果与被测量 ________的差别，通常可以分为_______和_______两种。 2.多次测量中随机误差具有________性、________性和________性。 1 2 位DVM测量某仪器两组电源读数分别为、，保留三位有效数字分别应为________、________。 4.示波器Y轴前置放大器的输出信号一方面引至触发电路，作为________信号；另一 方面经过________引至输出放大器。 5.示波器X轴放大器可能用来放大________信号，也可能用来放大________信号。 6.在示波器中通常用改变________作为“扫描速度”粗调，用改变________作为“扫 描速度”微调。 7.所谓触发极性不是指触发信号本身的正负，而是指由它的________或________触 发。 8.测量频率时，通用计数器采用的闸门时间越________，测量准确度越高。 9.通用计数器测量周期时，被测信号周期越大，________误差对测周精确度的影响越 小。 10.在均值电压表中，检波器对被测电平的平均值产生响应，一般都采用________电 路作为检波器。 11.所有电压测量仪器都有一个________问题，对DVM尤为重要。 判据是常用的判别累进性系差的方法。 分配是指分配给各分项的误差彼此相同。 14.当观测两个频率较低的信号时，为避免闪烁可采用双踪显示的________方式。 15.频谱仪的分辨力是指能够分辨的________，它表征了频谱仪能将________紧挨在 一起的信号区分开来的能力。 二．选择题（每题3分，共15分） 1.根据测量误差的性质和特点，可以将其分为( )三大类。 A.绝对误差、相对误差、引用误差 B.固有误差、工作误差、影响误差 C.系统误差、随机误差、粗大误差 D.稳定误差、基本误差、附加误差 2.用通用示波器观测正弦波形，已知示波器良好，测试电路正常，但在荧光屏上却出 现了如下波形，应调整示波器( )旋钮或开关才能正常观测。 A.偏转灵敏度粗调 轴位移 轴位移 D.扫描速度粗调 3.通用计数器测量周期时由石英振荡器引起的主要是( )误差。 A.随机 B.量化 C.变值系统 D.引用 的读数误差通常来源于( )。 A.刻度系数、非线性等 B.量化 C.偏移 D.内部噪声 5.( )DVM具有高的SMR，但测量速率较低。 A.逐次逼近比较式 B.斜坡电压式 C.双斜积分式式 三. 简答题 (每题10分，共40分) 1.对电压测量的几个基本要求是什么? 2.用示波器显示图像基本上有哪两种类型? 3.通用示波器中扫描发生器环常由哪三部分电路组成? 4.串模抑制比和共模抑制比的定义分别是什么? 四. 计算题 (每题20分，共20分) 1.设有两只电阻，R 1 =200±Ω，R 2 =51Ω±1%，试求这两只电阻并联时的总阻值及误差。 《电子测量技术》试卷答案 一．填空题（每空1分，共25分） 1.真值绝对误差相对误差 题号一二三四总分得分