Введение

Электронный осциллограф– прибор, используемый для исследования процессов, протекающих в электрических цепях.

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

Электронно-лучевая трубка

Электростатическая трубкапредставляет co6oй стеклянную колбу, откаченную до высокого вакуума (рис.1.1). 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: а) катода косвенного накала, испускающего при нагревании электроны; б) управляющего электрода, имеющего отрицательный потенциал относительно катода; изменяя потенциал управляющего электрода, можно регулировать количество вылетающих из электронной пушки электронов, т.е. яркость пятна на экране трубки; в) первого фокусирующего и второго ускоряющего 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 улавливания электронов, не удовлетворяющих условиям фокусировки.

Рис.1.1. Рис. 1.2

Рассмотрим фокусирующее действие электрических полей на примере поля между первым и вторым анодами. Характер его показан эквипотенциальными кривыми на рис.1.2. Поле сосредоточено в основном у щели между цилиндрами. Предположим, что электрон влетает в поле слева направо под углом к оси цилиндров. Пока он пролетает зазор между цилиндрами, поле сообщает ему ускорение вдоль оси (тангенциальные составляющие силы F_, показанные на рис.1.2, имеют все время одно направление) и в то же время отклоняет его сначала вниз, а потом вверх. Следовательно, в полях, обращенных выпуклостями эквипотенциальных поверхностей к катоду, электроны при своем движении будут собираться к горизонтальной оси (действие таких полей похоже на действие собирающих линз). В полях, выпуклость эквипотенциальных поверхностей которых имеет противоположное направление, электроны будут расходиться от горизонтальной оси (действие таких полей похоже на действие рассеивающих линз).

Отклоняющие пластины. На пути к экрану электронный пучок проходит между двумя парами отклоняющих пластин. Напряжения, приложенные к пластинам, создают между ними электрические поля, которые отклоняю электронный луч, и перемещают светящееся пятно по экрану. Горизонтально расположенные пластины отклоняют луч по вертикали (вдоль оси Y), а вертикально расположенные – по горизонтали (вдоль оси Х).

Установим связь между напряжением на пластинахА и В и величиной смещения пятна на экране (рис.1.3).

Электрон влетает в однородное электрическое поле со скоростью . Вдоль осиZ на электрон не действуют никакие силы, поэтому в этом направлении он движется равномерно: .

Вдоль оси Y на электрон действует постоянная сила , где– напряженность поля между пластинами. Следовательно, движение электрона вдоль осиY является равноускоренным и для него справедливы уравнения: . Ускорениеa найдем из второго закона Ньютона:

Тогда

Учитывая, что , получаем.

Из последней формулы следует, что траектория электрона между пластинами представляет собой параболу. При выходе из пространства между пластинами электрон отклонится от своего первоначального направления движения на угол  и сместится по оси Y на величину y₁: