洛伦兹力演示仪

实验目的

观察电子束在磁场中的偏转，探究圆周运动半径与速度、磁感应强度的关系。

实验原理

电子经加速电压U加速，eU = ½mv²。电子垂直进入匀强磁场，受洛伦兹力 F = evB 作用做匀速圆周运动，evB = mv²/r，得 r = mv/(eB)。增大速度，半径增大；增大磁感应强度，半径减小。

实验器材

• 洛伦兹力演示仪的玻璃泡
• 电子枪
• 励磁线圈（一对）
• 加速电压调节旋钮
• 励磁电流调节旋钮
• 电源

实验步骤

1. 接通电源，调节加速电压，在不加磁场时观察电子束的径迹
2. 给励磁线圈通电，观察电子束是否偏转为圆形轨迹
3. 保持加速电压不变，增大励磁电流，观察半径变化
4. 保持励磁电流不变，增大加速电压，观察半径变化
5. 改变励磁电流方向，观察偏转方向的变化

实验现象与结论

不加磁场时电子束沿直线运动；加磁场后电子束做圆周运动。励磁电流增大，磁感应强度增大，半径减小；加速电压增大，电子速度增大，半径增大。磁场方向反向时，偏转方向也反向。

注意事项

• 仪器工作电压较高，通电时不要触碰接线柱
• 按说明书规定顺序和范围调节旋钮
• 在较暗的环境中观察径迹更清晰

常见问题

加速电压增大，电子轨迹半径为什么变大？

电压增大，电子获得的速度增大，由 r = mv/(eB) 可知，半径随速度增大而增大。

洛伦兹力会改变电子的速度大小吗？

不会。洛伦兹力始终与速度垂直，只改变速度方向，不做功。