Устройство электронно-лучевой трубки

Апреля, группа №13, физика, урок№48.

Тема программы: Электрический ток в различных средах.

Тема урока: Электрический ток в вакууме. Электронно-лучевая трубка.

Цель: Рассмотреть какие частицы являются носителями заряда в вакууме, устройство вакуумного диода и электронно-лучевой трубки.

                                    План.

Понятие вакуума.

Понятие явления термоэлектронной эмиссии.

Устройство вакуумного диода.

Устройство электронно-лучевой трубки.

                             Опорный конспект.

Вакуум – такая степень разрежения газа, при которой можно пренебрегать соударениями между его молекулами и считать, что средняя длина свободного пробега l превышает линейные размеры d сосуда, в котором находится газ (l» d).

Явление термоэлектронной эмиссии заключается в испускании электронов нагретыми телами. При этом средняя кинетическая энергия свободных электронов должна быть равна или больше работы выхода.

 

Это явление лежит в основе принципа действия электровакуумных приборов (радиоламп, электронно-лучевых трубок и т.д.).

Современный диод состоит из стеклянного или металличе­ского баллона, из которого тщательно откачан воздух. В баллон впаяны два электрода, один из которых (катод) К делают в виде нити из тугоплавкого металла, обычно вольфрама, которая может накаляться от источника тока (батареи накала) для создания электронного «облака» в баллоне. Анод диода А чаще всего имеет форму цилиндра, внутри которого вдоль оси расположен накаливаемый катод.

При увеличении анодного напряжения все большее коли­чество эмитированных катодом электронов увлекается элект­рическим полем, и сила анодного тока резко возрастает до тех пор, пока напряжение не достигнет значения, при ко­тором все эмитированные катодом за единицу времени элект­роны будут перемещаться полем к аноду. Сила анодного тока достигает максимального значения, которое называется силой тока насыщения диода, и дальнейшее повышение анод­ного напряжения не ведет к увеличению силы анодного тока. Анодное напряжение получило название напряжения насыщения.

При напряжении сила тока I очень мала, значи­тельно меньше силы тока насыщения, поэтому считают, что вольтамперная характеристика проходит через начало коор­динат, то есть пренебрегают силой.

Очень важным и необходимым элементом телевизора, осциллографа, радиолокатора и других приборов является электронно-лучевая трубка. В узком конце ваку­умного баллона находится цилиндрический катод 2, подогре­ваемый электрическим током с помощью металлической спи­рали 1. Диафрагма 3 выделяет узкий электронный пучок (электронный луч). В электрическом поле между катодом и цилиндрическими анодами 4 и 5 электроны разгоняются до скорости порядка 10⁴ км/с. Катод с подогревателем, диафрагма и анод образуют электронную пушку.

Электронный луч 8 проходит через два конденсатора 6 и 7, пластины
которых размещены во взаимно перпендикулярных плоскостях, и попадает на экран 9, покрытый веще­ством, светящимся под действием электронов. В месте паде­ния луча на экране возникает светящаяся точка.

При подаче на пластины конденсатора 6 постоянного напряжения направление электронного луча изменится и светящаяся точка сместится вдоль вертикали. В случае переменного напряжения электронный луч будет колебаться в вертикальной плоскости и на экране появится светящаяся вертикальная линия, длина которой зависит от значения приложенного напряжения.

Электронно-лучевая трубка является основной частью электронного осцил­лографа, широко использующегося в науке и технике при изучении разнообразных быстротекущих процессов (как электрических, так и неэлектриче­ских после превращения их в электрические).

Кроме нее, в осциллографе есть генератор пилообразного напряжения (генератор раз­вертки), источник питания электронной пушки, блоки с регу­ляторами фокусирования и яркости, а также некоторые другие вспомогательные устройства и детали. В частности, для наблюдения слабых электрических сигналов в осцил­лографе предвиден усилитель, причем соответствующим регу­лятором можно изменять амплитуду наблюдаемых на экране колебаний в нужных размерах.

 

 Информационные источники (основные учебники по предмету)

1.Мякишев Г.Я. Физика: учебник для 10 класс общеобразоват. учреждений: базовый уровнь / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н Сотский; под ред. Н.А. Парфентьевой. – 2 изд., – М.: Просвещение, 2016. –416 с.

2.Мякишев Г.Я. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый уровнь / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин; под ред. Н.А. Парфентьевой. – 3 изд. – М.: Просвещение, 2016. - 432 с.

3.Рымкевич А.П. Задачник: сборник для учащихся общеобразовательных учреждений. – М., «Дрофа» 2008.