Описание лабораторной установки. В лабораторной работе используется осциллографическая трубка с электростатическим

В лабораторной работе используется осциллографическая трубка с электростатическим отклонением электронного луча.

Рассмотрим случай, когда постоянное ускоряющее напряжение подается только на первый ускоряющий анод А₁, а отклонение электронного луча от центра трубки находится в пределах экрана. На вертикально отклоняющие пластины П_у подается небольшое постоянное напряжение, а напряжение на горизонтально отклоняющих пластинах П_х отсутствует.

С помощью рис.1.1 можно наглядно представить физические процессы, происходящие при движении электронов в ЭЛТ.

 

 

                                                                                                       

 

Рис. 1.1. Схема движения электронов в осциллографической трубке

На участке между катодом К и анодом А₁ создается продольное электрическое поле, которое ускоряет электроны, вылетающие из катода. Работа ускоряющего электрического поля идет на увеличение кинетической энергии элект-ронов, которые движутся вдоль оси трубки к экрану:

,                              (1.1)

где m_e и q_e − масса и заряд электрона, m_e = 9,1∙10^-31 кг; q_e = –1,6∙10^-19 Кл; U _уск − ускоряющее постоянное напряжение между катодом К и анодом А₁; v ₀ − модуль скорости электрона непосредственно за анодом А₁.

Между вертикально отклоняющими пластинами П_у создается однородное электрическое поле. Это поле отклоняет электроны к положительно заряженной пластине, и они начинают двигаться по параболе c ускорением a, направленным вертикально вверх (рис.1.1).

Смещение электронов от оси трубки при прохождении пластин П_у

,                                 (1.2)

где U – напряжение между пластинами П_у; d – расстояние между ними.

Время движения электронов t ₁ между пластинами П_удлиной l ₁ определяется по уравнению:

.                                         (1.3)

После прохождения пластин П_у электроны движутся по инерции, при этом дополнительное смещение

,                                       (1.4)

где l ₂ – расстояние от пластин П_у до экрана.

Полное смещение электронов от оси трубки

.                                              (1.5)

 

Задание

Получить расчетную формулу для вычисления полного смещения элект-ронов от оси трубки и провести необходимые вычисления.

Измерить значение смещения электронного пятна на экране осциллографа при данном значении отклоняющего напряжения U и сравнить его с расчетным.

Порядок выполнения работы

1) Изучить устройство ЭЛТ осциллографа и физические процессы, происходящие в ней.

2) Записать параметры ЭЛТ: U _уск = 1500 В, l ₁ = 50 мм, l ₂ = 15 см, d = 3 мм.

3) Вывести формулу для смещения электронов от оси трубки h.

4) Рассчитать величину h при значении постоянного напряжения U, взятом из табл. 1.1. Номер варианта равен порядковому номеру фамилии студента в списке подгруппы у преподавателя.

Таблица 1.1

Данные для расчета смещения h

Напряжение	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
U, В	10	12	14	16	18	20	22	24	26	28	30	32	34	36	38

 

5) Подать с выпрямителя на вертикально отклоняющие пластины осциллографа постоянное напряжение U, соответствующее напряжению, указанному в подразд. 1.3 п. 4, измерить и записать в тетрадь это напряжение и соответствующее значение смещения h электронного пятна от центра на экране осциллографа.

6) Сравнить полученное экспериментальное и теоретическое значения смещения и сделать вывод.

 

1.4. Контрольные вопросы

1) Устройство и принцип действия ЭЛТ.

2) Характер движения электронов в ЭЛТ при условии, что постоянное или переменное напряжение на отклоняющих пластинах а) отсутствует; б) есть только на вертикально отклоняющих пластинах; в) есть только на горизонтально отклоняющих пластинах; г) одинаково на вертикально и горизонтально отклоняющих пластинах.

 

1.5. Дополнительное задание

Сравнить силу тяжести электрона и силу, с которой электрическое поле вертикально отклоняющих пластин П_у действует на электрон, т. е. вычислить отношение  по формуле:

                                        (1.6)

Лабораторная работа 2

Изучение ЭЛЕКТРИЧЕСКИх ПОЛей

Цель работы: исследовать конфигурацию электрических полей и определить основные характеристики электрического поля.

П р и б о р ы и п р и н а д л е ж н о с т и: электрическая ванна, осциллог-раф, источник питания, вольтметр, замкнутый проводящий контур.