Телтрон түтігі: Электронның қасиеттерін демонстрациялау және Лоренц күшінің әсері
Teltron tube
Телтрон түтігі – электрондардың қасиеттерін көрсетуге арналған катодтық сәулелік түтік. Электронды қасиеттер, заряд/масса қатынасы, магнит өрісі зерттеуі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Тельтрон түтігі (қазіргі 3B Scientific Ltd. компаниясына тиесілі болған Teltron Inc. компаниясының атымен аталған) – электрондардың қасиеттерін көрсету үшін қолданылатын катодты сәуле түтігінің бір түрі. Teltron компаниясы диод, триод, Мальта кресті түтігі, флуоресцентті экранды қарапайым бұрылыс түтігі және электронның заряд/масса қатынасын өлшеуге арналған түтік сияқты бірнеше түрлі түтіктер шығарды. Соңғы екеуінде электрондық пулемет және бұрылыс пластиналары болды. Сәулелерді түтіктегі әртүрлі электродтарға кернеу қосып немесе магнитті жақындату арқылы итеруге болады. Электрондық сәулелер жіңішке көкшіл сызықтар түрінде көрінеді. Бұл түтікті төмен қысымды гелий (He) немесе сутегі (H2) газымен толтыру арқылы қол жеткізіледі. Сәуледегі электрондардың бір бөлігі гелий атомдарымен соқтығысып, оларды люминесценттік сәуле шығаруға мәжбүр етеді. Олар көбінесе электромагниттік эффектілерді оқыту үшін қолданылады, себебі электрондық сәуленің электр және магнит өрістеріне, соның ішінде Лоренц күшіне қалай әсер ететінін көрсетеді.
A teltron tube (named for Teltron Inc., which is now owned by 3B Scientific Ltd.) is a type of cathode ray tube used to demonstrate the properties of electrons. There were several different types made by Teltron including a diode, a triode, a Maltese Cross tube, a simple deflection tube with a fluorescent screen, and one which could be used to measure the charge to mass ratio of an electron. The latter two contained an electron gun with deflecting plates. The beams can be bent by applying voltages to various electrodes in the tube or by holding a magnet close by. The electron beams are visible as fine bluish lines. This is accomplished by filling the tube with low pressure helium (He) or Hydrogen (H2) gas. A few of the electrons in the beam collide with the helium atoms, causing them to fluoresce and emit light. They are usually used to teach electromagnetic effects because they show how an electron beam is affected by electric fields and by magnetic fields like the Lorentz force.
Елі бойынша ұсыныстар
Біртұтас электр өрісіндегі зарядталған бөлшектер параболалық траектория бойымен қозғалады, себебі электр өрісінің шамасы (бөлшекке әсер ететін Лоренц күшінің құрауы) бөлшектің заряды мен электр өрісінің күшінң көбейтіндісіне тең (электр өрісінің бағытында бағытталған). Бірақ, біркелкі магнит өрісінде зарядталған бөлшектер Лоренц күшінің магнит өрісі құрауындағы векторлық көбейтуге байланысты шеңбер тәрізді траекториямен қозғалады. (Яғни, магнит өрісінен туындайтын күш бөлшекке оның қозғалыс бағытына перпендикуляр бағытта әсер етеді. Толық ақпарат алу үшін Лоренц күшіне қараңыз.)
Charged particles in a uniform electric field follow a parabolic trajectory, since the electric field term (of the Lorentz force which acts on the particle) is the product of the particle's charge and the magnitude of the electric field, (oriented in the direction of the electric field). In a uniform magnetic field however, charged particles follow a circular trajectory due to the cross product in the magnetic field term of the Lorentz force. (That is, the force from the magnetic field acts on the particle in a direction perpendicular to the particle's direction of motion. See: Lorentz force for more details.)
Құрылғы
"Телтрон" аппараты Телтрон типті электронды шағылыстыру түтігінен, Телтрон тұғырынан және ЭХТ қуат көзінен (0-5000 В тұрақты ток, реттелетін) тұрады.
The 'teltron' apparatus consists of a Teltron type electron deflection tube, a Teltron stand, EHT power supply (0 5000 V DC, variable).
Эксперименттік қондырғы
Эвакуацияланған шыны шамға біраз сутек газы (H2) толтырылады, нәтижесінде түтікке 1 [[Паскаль (бірлік)]] шамасындағы төмен қысымда сутек атмосферасы құрылады. Қысым мұндай етіп таңдалған, электрондардың соқтығысу арқылы жылдамдығын мүмкіндігінше аз төмендетуі (кинетикалық энергияның өзгеруі), соқтығысу саны аз болғанымен, көрінетін жарық шығаруға жеткілікті. Шамның ішінде электрондық қару орналасқан. Ол қыздыру спиралі, катод және анод тесігінен тұрады. Катодтан ( ) электрондар шығарылып, электр өрісінің әсерімен оң зарядталған анодқа (+) қарай үдемеленеді. Анодтағы тесіктен электрондар сәуле қалыптастыру жүйесінен және Венгельт цилиндрінен өтеді.
In an evacuated glass bulb some hydrogen gas (H2) is filled, so that the tube has a hydrogen atmosphere at low pressure of about 1 [[Pascal (unit) is formed. The pressure is such that the electrons are decelerated by collisions as little as possible (change in kinetic energy), the number of collisions are few but sufficient to emit visible light. Inside the bulb there is an electron gun. This consists of a heating spiral, a cathode and an anode hole. From the cathode ( ) electrons are emitted and accelerated by the electric field towards the positively charged anode (+). Through a hole in the anode, the electrons leave the beam forming system and the Wehnelt cylinder bundles.
Нәтижелер
Жылытқышқа қуат берілген кезде, жылудық эмиссия нәтижесінде қыздыру орамасынан электрондар шығады. Анод және катод арасындағы электр өрісі электрондарға әсер етеді, олар жоғары жылдамдыққа дейін үдеп, анодтағы кішкентай тесік арқылы электрондық сәуле ретінде ұшып өтеді. Сәулеге күш тек орамаға ток берілгенде ғана әсер етеді және оның бағытын өзгертеді. Әйтпесе, ол жылдамдығын сақтайды. Егер орамаға ток қосылса, Лоренц күші электрондарды дөңгелек орбитаға бағыттайды.
When the heater is energized, the heating coil will cause electrons to emerge from it due to thermionic emission. In the electric field between anode and cathode, the electric field acts on the electrons, which accelerate to a high velocity, such that the electrons leave through a small opening in the anode as an electron beam. Only when the coil current is turned on will a force act on the beam and change its direction. Otherwise it will retain its velocity. If, however, the coil current is switched on, the Lorentz force will direct the electrons into a circular orbit.