阴极射线在磁场中的偏转

实验目的

观察阴极射线在磁场中的偏转，说明阴极射线带负电，并用左手定则判断偏转方向。

实验原理

阴极射线是高速电子流，带负电。电子在磁场中运动时受洛伦兹力，速度与磁场垂直时大小为 F = qvB，方向由左手定则判定，注意负电荷的四指应指向电子运动的反方向。洛伦兹力始终与速度垂直，只改变电子运动方向，不改变速度大小，所以电子束发生弯曲。

实验器材

• 阴极射线管（真空管）
• 高压电源
• 荧光屏上的电子束亮线
• 蹄形磁铁或通电线圈产生的磁场
• 磁场方向与强弱的调节

实验步骤

1. 先不加磁场，观察荧光屏上电子束亮线的位置和形状
2. 在电子束附近加上磁场，观察亮线向哪个方向偏转
3. 改变磁场方向，观察偏转方向是否随之改变
4. 改变磁场强弱，比较亮线偏转程度的大小
5. 用左手定则判断偏转方向，与观察结果对照

实验现象与结论

无磁场时电子束沿直线运动，亮线是一条直线。加上磁场后亮线发生偏转；磁场方向反向，偏转方向也反向；磁场越强，偏转越明显。偏转方向与电子带负电的判断一致，说明阴极射线是带负电的粒子流。

注意事项

• 实物实验使用高压电源，须在教师指导下操作
• 射线管是玻璃真空器件，轻拿轻放
• 强磁铁远离手机、银行卡等物品

常见问题

阴极射线在磁场中为什么会偏转？

阴极射线是高速电子流，运动电荷在磁场中受洛伦兹力，力与速度垂直，使电子运动方向改变而发生偏转。

怎样判断电子束的偏转方向？

用左手定则：磁感线穿入手心，四指指向电子运动的反方向，拇指所指就是洛伦兹力方向，即偏转方向。