4_3 (829315), страница 3
Текст из файла (страница 3)
5. Фотография экрана ЭЛТ. Слева: без магнитного поля, справа: магнитное поле включено285меняющегося по продольной координате z:dϕ =eB( z )dz .mcv(20)Полный угол поворота будет тогда определяться интегралом выражения (20) по длине траекториичастицы от z1 до z2:ϕ=emcvz2e L∫ B( z )dz = mc vBeff ,(21)z1rгде Beff – среднее значение поля B вдоль электронной траектории:z2Beff = ∫z1B ( z )dz.z2 − z1(22)Для значений, используемых в работе (h = 34 см, b = 6,5 см, а = 5 см, n = 150 витков/см), среднеезначение магнитного поля по всей длине соленоида равно Beff ≈ 0,84B0. Для расчёта движенияэлектрона внутри ЭЛТ нужно рассчитывать среднее поле по траектории его движения, поэтомудля длины дрейфовой траектории 23 см среднее поле имеет величину Beff ≈ 0,89B0 (именно этозначение нужно использовать при обработке результатов измерений).Следует отметить, чтоформула для расчёта B(z) в реальном соленоиде, приведённая выше, справедлива только в параксиальной области, т.
е. при условии r << a, где r – расстояние электрона от оси.286напряжённость магнитного поля, H/H0h22a2bh110.80.60.40.200.750.50.2500.250.5относительная координата, z/h0.75Рис. 7. «Толстый» соленоид конечного размера и распределение магнитного поля вдоль оси соленоида(h = 34 см, b = 6,5 см, а = 5 см, n = 150 витков/см).
По горизонтальной оси: координата, нормированная надлину соленоида, центр соленоида принят за начало отсчёта (т.е. соленоид занимает область от –0,5 до +0,5в этой шкале). По вертикальной оси: отношение магнитного поля к полю бесконечно длинного соленоидаЗадание1. Собрать и проверить схему по рис. 8.2. Включить осциллограф С1-49 и дать ему прогреться в течение 10 мин до прекращения дрейфалинии развёртки по высоте.31∼220 В∼24mA5−Рис. 8. Схема установки: 1 – источник питания соленоида; 2 – амперметр; 3 – соленоид; 4 – электроннолучевая трубка; 5 – корпус осциллографа С1-492873.
При выключенном магнитном поле добиться чёткой развёртки луча по какой-либо из координат.4. Изменяя магнитное поле в соленоиде, получить положение линии с хорошо измеряемымзначением ψ. Если в работе используется источник Б5-47, то выставить максимальное значение срабатывания защиты (на шкале регулировки рабочего тока), а величину тока в цепи соленоида изменять, варьируя напряжение (запрещается устанавливать выходное напряжение точно 0,0 В!). Величина тока при этом отсчитывается по амперметру.
Если в работе используетсяисточник ТЕС-4, то обе ручки регулировки напряжения выставить на максимум, ток установить грубо на 0 (или ≈ 0,07), ручкой точной настройки увеличивать ток от 0.5. Произвести измерения угла поворота линии развёртки ψ и её длины b от величины тока всоленоиде в диапазоне до 250 мА. При этом должно быть не менее 10 измеренных точек в томдиапазоне изменения тока соленоида, при котором возможно надёжное определение угла поворота.6.
Построить зависимость ψ = f ( B ) по измеренным результатам.7. Определить величину e / m и ее погрешность по зависимости ψ = f ( B ) . Использовать значе-ние длины дрейфового промежутка L = 23 см и величину ускоряющего напряжения U = 2,5 кВ.8. Построить зависимость b = f ( B) по измеренным результатам, сравнить с теоретическойкривой, рассчитанной для измеренной в п. 6 зависимости ψ = f ( B ) . Полученные результатыобъяснить.ДляупрощенияобработкирезультатовможноиспользоватьфайлLabwork_4_3_em.mcd, текст которого приведён в прил. 2.Контрольные вопросыПри сдаче работы нужно предъявить преподавателю графики измеренных зависимостей углаповорота и длины линии развёртки от магнитного поля с вписанными линиями подгонки.
Ответына вопросы, требующие получения численных результатов, представлять в письменном виде.Отчёт о выполненной работе должен быть аккуратно оформлен в соответствии с требованиямиАтомного практикума.1. Какие существуют способы определения удельного заряда электрона?2. Сила, действующая на частицу в магнитном поле. Направление силы.3. Как изменяется полная кинетическая энергия частицы при движении в магнитном поле?4. Устройство электронно-лучевой трубки и принцип её работы.5.
Зачем в ЭЛТ поддерживается высокий вакуум? Назовите несколько причин.6. Устройство электронного прожектора и принципы фокусировки электронного пучка.7. Почему в осциллографических ЭЛТ применяется отклонение электрическим полем, а в теле-визионных и компьютерных ЭЛТ – магнитным?8. Почему ускоряющее напряжение в ЭЛТ может достигать десятков киловольт?2889. Оцените величину тока электронного луча, используя любые доступные соображения. Почемуток электронного луча ЭЛТ в телевизорах обычно намного выше, чем в осциллографах?10.
Почему в сверхбыстродействующих осциллографах, предназначенных для регистрации однократных процессов, ток электронного луча и ускоряющее напряжение много выше, чем вобычных?11. Объясните движение заряженных частиц в обсуждаемой геометрии.12. Покажите, что в условиях обсуждаемого эксперимента изменение полной энергии электроновиз-за действия горизонтальной развёртки действительно невелико.13. Оцените влияние магнитного поля Земли на точность полученных результатов. Каким образомможно минимизировать погрешность измерений (постановка эксперимента и обработка)?14.
Чем вызвано отклонение измеренной зависимости ψ = f ( B ) от прямой линии?15. Объясните процедуру обработки результатов измерений и полученные результаты, сравните стабличным значением.Библиографический список1. Арцимович Л. А., Лукьянов С.
Ю. Движение заряженных частиц в электрических и магнит-ных полях. М.: Наука, 1978. С. 51–57.2. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория поля. М.: Наука, 1985. С. 78–81.3. Парселл Э. Электричество и магнетизм. М.: Наука, 1983. С. 411–413.4.
Портис А. Физическая лаборатория. М.: Наука, 1978. С. 2–38, 266.5. Сивухин Д. В. Электричество. М.: Наука, 1983. С. 370–382.6. Пароль Н. В., Бернштейн А. С. Осциллографические электронно-лучевые трубки: Справочник.М.: Радио и связь, 1990. С.3–22.289Приложение 1Устройство электронно-лучевой трубкиНа протяжении практически столетия электронно-лучевые трубки были основным средствомвизуализации, использующимся как в быту (телевидение), так и в различных областях науки итехники (экраны осциллографов, радиолокаторов и т.
п.). Поэтому знания об устройстве и принципах работы ЭЛТ были достаточно широко распространены. В последние годы благодаря развитию новых технологий идёт быстрое вытеснение классических электронно-лучевых приборовдругими устройствами, главным образом жидкокристаллическими и плазменными панелями.Поэтому правильное объяснение принципов работы ЭЛТ всё чаще вызывает затруднения у студентов. Ниже будут рассмотрены история создания, принципы работы и типичная конструкцияосциллографической ЭЛТ.История создания электронно-лучевой трубкиЭлектронно-лучевая трубка осциллографа входит в обширное семейство электронно-лучевыхприборов, предназначенных для преобразования электрических и световых сигналов.
Историяразвития собственно ЭЛТ как технического устройства неразрывно связана с развитием физикиконца XIX – начала XX в., поэтому здесь будет дано подробное её изложение. Функциональноеназначение осциллографической ЭЛТ: преобразование электрического сигнала в видимое изображение в целях визуализации сигнала. Заметим, что существуют и специальные осциллографические ЭЛТ, в которых на месте обычного экрана расположена ПЗС-матрица, регистрирующая местопопадания электронного луча, однако рассмотрение подобных устройств выходит за рамки этогоописания.Формальная история создания ЭЛТ начинается в 1855 г., когда Гейсслер7 создал эффективныйртутный вакуумный насос, позволявший получать вакуум достаточного качества внутри стеклянной колбы. В 1859 г.
Плюккер8 открыл катодные лучи. Значительный шаг вперёд в исследованияхкатодных лучей совершил Крукс9, который существенно усовершенствовал конструкцию катодной трубки. Трубка Крукса стала фактически прообразом электронных трубок. Важными резуль7Гейсслер Генрих Иоганн Вильгельм (26.V.1815–24.I.1879) – немецкий физик, механик Боннского университета. В 1855 г. изобрёл ртутный вакуумный насос, а в 1858 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
