Электронно-лучевая трубка.

Изучение электронного осциллографа.

Цель работы: ознакомление с устройством и работой электронного осциллографа, измерение с помощью осциллографа амплитуды и частоты синусоидального напряжения, определение скважности прямоугольных импульсов и наблюдение фигур Лиссажу.

Приборы и оборудование: электронный осциллограф, 2 звуковых генератора.

Электронный осциллограф – прибор, используемый для исследования быстропротекающих процессов изменения электрических и неэлектрических величин (после преобразования последних в электрические).

Основными элементами осциллографа являются электронно-лучевая трубка, генератор развертки, блок синхронизации, усилители отклоняющих пластин, блок питания.

Электронно-лучевая трубка.

По принципу отклонения и фокусировки электронного луча различают два вида трубок: электростатические и магнитные. В первых для отклонения и фокусировки луча используется электрическое поле, во вторых – магнитное.

Электронно-лучевая трубка ЭЛТ представляет собой стеклянную колбу, откачанную до высокого вакуума (рис. 1). Внутри нее расположены электронная пушка 1, две пары отклоняющих пластин 2 и флуоресцирующий экран 3.

Электронная пушка предназначена для создания сфокусированного электронного пучка и состоит из следующих элементов: катода косвенного накала К, испускающего при нагревании электроны; фокусирующего цилиндра ФЦ, имеющего отрицательный потенциал относительно катода и сжимающего выходящий из катода электронный пучок (изменяя потенциал фокусирующего цилиндра, можно регулировать количество вылетающих электронов, т. е. яркость пятна на экране трубки); первого фокусирующего А1 и второго ускоряющего А2 анодов. Потенциал первого анода в несколько раз меньше потенциала второго анода. Аноды имеют форму цилиндров с перегородками, в центре которых сделаны отверстия. Перегородки служат для удаления электронов, не удовлетворяющих условиям фокусировки.

Рассмотрим фокусирующее действие электрического поля на поток электронов на примере действия на электроны электрического поля между первым и вторым анодами. Распределение потенциала в пространстве характеризуется эквипотенциальными поверхностями (рис. 2). Электрическое поле сосредоточено в основном у щели между цилиндрами. Предположим, что электрон влетел в зазор между цилиндрами слева направо под углом к их оси. За время, в течение которого он пролетает зазор между цилиндрами, электрическое поле сообщает ему ускорение вдоль оси (тангенциальные составляющие силы F_τ имеют все время одно направление). В то же время он отклоняется сначала вниз, а потом вверх за счет действия F_n. Следовательно, в электрических полях, эквипотенциальные поверхности которых обращены выпуклостями к катоду, электроны при своем движении будут собираться к горизонтальной оси (действие таких полей похоже на действие собирающих линз). Если эквипотенциальные поверхности полей имеют противоположное направление, то электроны будут расходиться от горизонтальной оси (действие таких полей похоже на действие рассеивающих линз).