電火花打點計時器演示帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)

匡海發(fā) 張健

摘 要：演示實驗不僅要效果明顯，而且要儀器簡單，操作方便。筆者通過對電火花打點計時器進(jìn)行改裝，產(chǎn)生脈沖高壓作用于陰極射線管，演示帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)，同時還可以驗證左手定則。

關(guān)鍵詞：演示實驗；電火花打點計時器；左手定則

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2018）2-0051-1

帶電粒子在電磁場中的偏轉(zhuǎn)是十分重要，但是又有一定難度的中學(xué)物理實驗[1]。筆者通過改裝電火花打點計時器的輸出，簡單、方便地演示帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)。在陰極射線管周圍加入一定方向的磁場，可以很方便地演示左手定則。實驗器材常見、簡單，實驗效果顯著，現(xiàn)介紹如下：

1 電火花打點計時器的改裝

如圖1所示，打點計時器正面的紅、黑接線柱分別是脈沖高壓輸出端口，反面有一個OPEN標(biāo)志，當(dāng)打開反面時，我們觀察到的結(jié)構(gòu)如圖2所示，發(fā)現(xiàn)脈沖高壓通過導(dǎo)線A、B接在兩個放電針上，當(dāng)兩個針距離比較近時，就會產(chǎn)生高壓放電，形成脈沖電流，產(chǎn)生電火花。這就是電火花打點計時器的原理。

我們不難發(fā)現(xiàn)：電火花打點計時器產(chǎn)生的脈沖高壓電信號通過導(dǎo)線輸送到打點針處?，F(xiàn)在我們僅僅只需要將圖2中的A、B線掐斷一根，讓脈沖高壓不放電即可。再用兩根導(dǎo)線將脈沖高壓引出加入到陰極射線管（圖3）。筆者使用的是J0207電火花計時器。

2 實驗步驟

（1）按圖4安裝好儀器。使用的陰極射線管是J2453陰極射線管。

（2）將打點計時器接通電源，預(yù)熱15 s左右，就可以觀察到淡藍(lán)色的陰極射線（高速電子流）。

（3）將條形磁鐵靠近陰極射線管，即可觀察到高速電子流的偏轉(zhuǎn)。

（4）改變磁場方向，重復(fù)步驟3（包括磁場方向與高速電子流的方向相同或者相反）。

3 改進(jìn)實驗的優(yōu)點

（1）原實驗——觀察陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生高壓電源的儀器容易損壞。改進(jìn)后的實驗高壓電源隨手可得。

（2）與洛倫茲力演示儀器相比，改進(jìn)后的實驗器材攜帶方便、操作簡單。

（3）一實驗多用途，改進(jìn)后的實驗可以演示帶電粒子在磁場中是否受力，帶電粒子在磁場中如何偏轉(zhuǎn)，可以讓學(xué)生體驗湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的過程。

本實驗設(shè)施簡單，教學(xué)效果很好。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇翔.帶電水滴在電磁場中的偏轉(zhuǎn)[J].物理教學(xué)探討，2017，35（11）：62-63.（欄目編輯 王柏廬）