探究電子束在示波管中的運(yùn)動(dòng)

探究電子束在示波管中的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)在是1頁\一共有18頁\編輯于星期一前言：第2章《電場(chǎng)與示波器》前面4節(jié)課主要學(xué)習(xí)描述電場(chǎng)的基本物理量和電場(chǎng)的主要性質(zhì)。而第五節(jié)課《探究電子束在示波管中的運(yùn)動(dòng)》則是前4節(jié)課知識(shí)在現(xiàn)代電子技術(shù)中的應(yīng)用。示波器是電子技術(shù)中很重要的儀器。它可以形象顯示和測(cè)量有關(guān)變化情況。其工作原理是用電信號(hào)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)來控制電子束的運(yùn)動(dòng)，使電子束打在熒光屏上不同的位置，從而顯示出電信號(hào)變化的圖像。示波器的核心部件是示波管，讓我們一起先來學(xué)習(xí)示波管的構(gòu)造和工作原理?，F(xiàn)在是2頁\一共有18頁\編輯于星期一一、示波管的構(gòu)造現(xiàn)在是3頁\一共有18頁\編輯于星期一１、構(gòu)造電子槍偏轉(zhuǎn)電極-+熒光屏YY’XX’YY’XX’（1）電子槍：發(fā)射并加速電子（2）偏轉(zhuǎn)電極：YY‘使電子束豎直偏轉(zhuǎn)（加信號(hào)電壓）；XX’使電子束水平偏轉(zhuǎn)（加掃描電壓）（3）熒光屏：電子束打到熒光屏上能使該處的熒光物質(zhì)發(fā)光?，F(xiàn)在是4頁\一共有18頁\編輯于星期一為什么電子束會(huì)飛向熒光屏？而且會(huì)在熒光屏XX’和YY’方向偏轉(zhuǎn)呢？請(qǐng)看下面的探究討論，你自然會(huì)明白的！現(xiàn)在是5頁\一共有18頁\編輯于星期一二、探究電子束在偏轉(zhuǎn)電極中的偏移

示波管中的偏轉(zhuǎn)電極XX‘和YY’各自是兩塊靠的很近、大小相等、互相平行的正對(duì)金屬板。金屬板之間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)。

電子束進(jìn)入以后是怎樣運(yùn)動(dòng)的呢？請(qǐng)看P46的實(shí)驗(yàn)探究。兩塊金屬板分別與起電機(jī)的正負(fù)極相連，注射器中注入縫紉機(jī)油，用導(dǎo)線把注射器針頭與金屬板負(fù)極相連。推動(dòng)活塞將油注入勻強(qiáng)電場(chǎng)，觀察油滴的運(yùn)動(dòng)情況？現(xiàn)在是6頁\一共有18頁\編輯于星期一實(shí)驗(yàn)錄像：用陰極射線管演示帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)在是7頁\一共有18頁\編輯于星期一討論：帶電粒子（如帶電油滴）或電子在豎直方向受到豎直向上的電場(chǎng)力F＝Eq=qU/d，水平方向不受力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

UL++++++------Y

dY’′

v0FV現(xiàn)在是8頁\一共有18頁\編輯于星期一

粒子在與電場(chǎng)平行的方向上做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)論：帶電粒子初速度垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)的問題就是一個(gè)類平拋的問題

粒子在與電場(chǎng)垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)現(xiàn)在是9頁\一共有18頁\編輯于星期一三、電子束在示波管中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1、電子在電子槍中的運(yùn)動(dòng)——加速現(xiàn)在是10頁\一共有18頁\編輯于星期一1、受力分析:

水平向右的電場(chǎng)力

F＝Eq=qU/d2、運(yùn)動(dòng)分析:初速度為零，加速度為a=qU/md的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。帶電粒子的加速現(xiàn)在是11頁\一共有18頁\編輯于星期一解法一運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求解解法二運(yùn)用能量知識(shí)求解現(xiàn)在是12頁\一共有18頁\編輯于星期一由于電場(chǎng)力做功與場(chǎng)強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑也無關(guān)，第二種方法仍適用！若粒子的初速度為零,則:若粒子的初速度不為零,則:

結(jié)論：

由于電場(chǎng)力做功，與電場(chǎng)是否勻強(qiáng)無關(guān),與運(yùn)動(dòng)路徑也無關(guān)，所以在處理電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的加速問題時(shí)，一般都是利用動(dòng)能定理進(jìn)行處理?，F(xiàn)在是13頁\一共有18頁\編輯于星期一2、電子在偏轉(zhuǎn)電極中的運(yùn)動(dòng)——偏轉(zhuǎn)1、受力分析：粒子受到豎直向下的電場(chǎng)力F＝Eq=qU/d2、運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析:粒子作類平拋運(yùn)動(dòng)。

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dY′

v0FV請(qǐng)同學(xué)們回憶平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律？現(xiàn)在是14頁\一共有18頁\編輯于星期一電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后,在豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).加速度所以偏移距離偏移角度水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)分速度現(xiàn)在是15頁\一共有18頁\編輯于星期一3.電子離開偏轉(zhuǎn)電極后的運(yùn)動(dòng)—?jiǎng)蛩僦本€運(yùn)動(dòng)電子離開偏轉(zhuǎn)電極后不再受到電場(chǎng)力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如左圖所示。試推導(dǎo)亮斑在垂直于極板方向上發(fā)生的偏移y’。由幾何關(guān)系知:由前面知由以上三式得，由于l、L、d、U均為定值，故可表達(dá)為：現(xiàn)在是16頁\一共有18頁\編輯于星期一思考討論：1、如果在電極YY′之間加一個(gè)不變的電壓（Y的電勢(shì)比Y′高），電子打在熒光屏什么位置？電子受到向上的電場(chǎng)力，所以亮斑將上移。2、如果在XX′之間不加電壓，只在YY′之間加電壓在熒光屏?xí)吹皆鯓拥膱D形？亮斑也將按規(guī)律正弦規(guī)律變化，亮斑在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，電壓變化很快時(shí)，亮斑移動(dòng)也很快，視覺暫留感覺是一條豎直亮線?，F(xiàn)在是17頁\一共有18頁\編輯于星期一主要內(nèi)容小結(jié)：一、利用電場(chǎng)使帶電粒子加速二、利用電場(chǎng)使帶電