Sprawozdanie

Nr zespołu: V ROBERT GRZYBOWSKI

Nr ćwiczenia: E11 Temat: Wyznaczanie stosunku e/m metodą

magnetycznego ogniskowania strumienia elektronów

1. Wstęp

Lampa oscylograficzna służy do obserwowania zmian napięcia lub natężenia prądu w czasie. Źródłem elektronów jest, podobnie jak w innych lampach, pośrednio żarzona dioda K. Katodę otacza cylinder metalowy zwany cylindrem Wehnelta CW. Od strony ekranu w cylindrze Wehnelta znajduje się mały otwór, przez który wybiega wiązka elektronów. Cylinder Wehnelta posiada ujemny potencjał względem katody. Wartość tego potencjału decyduje o ilości wysłanych elektronów, a więc o jasności plamki na ekranie. Ekranem E nazywamy przednią, niemal płaską ścianę zewnętrznej szklanej obudowy lampy. Ekran pokryty jest warstwą substancji fluoryzującej, która świeci pod wpływem padającej na nią wiązki elektronów. Wewnętrzne ścianki lampy od ekranu aż po układ anod A₁, A₂ pokryte są warstwą grafitu połączonego elektrycznie z katodą, dzięki czemu na powierzchni szkła nie gromadzą się ładunki elektryczne. Elektrony wybiegające z katody posiadają małą prędkość i nie są ogniskowane (tworzą wiązkę rozbieżną). Przyspieszamy je za pomocą pola elektrycznego wytworzonego między katodą i anodą A₂. Wiązkę można zogniskować, stosując odpowiednio dobrany przebieg potencjału przyspieszającego. W praktyce osiągamy to przez zastosowanie dwóch anod o odpowiednio dobranych wartościach napięcia. W niektórych typach lamp oscylograficznych, np. w kineskopach telewizyjnych, stosuje się magnetyczne ogniskowanie elektronów za pomocą podłużnego pola magnetycznego. Wektor natężenia tego pola jest równoległy do kierunku ruchu elektronów. Pole magnetyczne wytwarza się za pomocą magnesów pierścieniowych. Dwie pary prostopadle ustawionych płytek P₁ i P₂ służą do elektrostatycznego odchylania wiązki. Każda para płytek jest kondensatorem płytkowym. Obydwie pary płytek mają różny kształt i znajdują się w różnej odległości od ekranu, stąd czułość każdej pary jest inna. Ponieważ osie obydwu płytek są do siebie prostopadłe, wychylenia plamki spowodowane przyłożonym do nich napięciem zachodzą wzdłuż osi wzajemnie prostopadłych. Często do odchylania wiązki elektronów stosuje się pole magnetyczne. Pole to wytwarza się za pomocą dwóch współosiowych cewek umieszczonych na zewnątrz lampy. Jeżeli przez cewki przepływa prąd elektryczny o natężeniu I, w przestrzeni pomiędzy cewkami wytwarza się indukcja magnetyczna B.

Aby wyprowadzić wzór na ładunek właściwy elektronu rozpatrzmy przypadek graniczny, w którym tor elektronu jest styczny do powierzchni anody. W takim wypadku ma on pewną prędkość V i działa na niego przyspieszenie

pochodzące od działania pola magnetycznego wynoszące, gdy V prostopadłe do B

.

Na skutek działania tego przyspieszenia elektron porusza się po kole o promieniu r,

a przyspieszenie a jest przyspieszeniem dośrodkowym

,

stąd

.

Podstawiając prędkość ze wzoru

otrzymamy

.

W skrajnym przypadku, gdy promienie: anody a i katody b spełniają związek a>b i zakładamy, że tor elektronu jest styczny do anody i elektron zatacza koło o średnicy 2r=b ostatni wzór przyjmuje postać:

.

Aby otrzymać nasz ostateczny wzór korzystamy z zależności:

i otrzymujemy:

,

gdzie:

μ_o - przenikalność magnetyczna próżni (1,2566 • 10^-6 V•s•A^-1•m^-1)

U_a - napięcie anodowe

I - natężenie prądu w cewce

n - liczba zwojów na jednostkę długości (690:0,375m=1840)

h - 0,105 m - odległość od płytek odchylających do ekranu lampy oscylograficznej

długość zwojnicy - 0,375 m

liczba zwojów zwojnicy - 690

2. Pomiary i obliczenia

Ua	[V]	600	700	800	900	1000	1100	1200	1300	1350
I	[A]	2,3	2,5	2,6	2,7	2,85	3,0	3,1	3,2	3,3

Wykres zależności I(U_a)

Wartość e/m obliczona według wzoru:

LP	1	2	3	4	5
Stosunek e/m.	1.518•10^11	1.499•10^11	1.584•10^11	1.652•10^11	1.648•10^11
LP	6	7	8	9
Stosunek e/m.	1.636•10^11	1.671•10^11	1.699•10^11	1.659•10^11

3. Wnioski

Wraz ze wzrostem napięcia przyspieszającego rośnie natężenie prądu w cewce.

1

---