|
|
Page:61
איור 4 . 11 מתאר באופן סכימתי מבנה אפשרי של שפופרת טלוויזיה . זו שפופרת זכוכית ששורר בה ריק . בחלקה הצר יש שני לוחות טעונים , שביניהם שורר מתח של כמה עשרות אלפי וולטים . הם מכונים אלקטרודות . האלקטרודה השלילית מכונה קתודה . היא מוחזקת בטמפרטורה גבוהה , וכתוצאה מכך נפלטים משטח פניה אלקטרונים , הנמשכים לאלקטרודה החיובית הנקראת אגודה . באנודה יש חור קטן ודרכו עוברת אלומה צרה של אלקטרונים הנעה לעבר המסך ) . בין האנודה לקתודה יש שתי מערכות נוספות שאינן נראות באיור . האחת נועדה לרכז את האלקטרונים הנפלטים מהקתודה לאלומה צרה . השנייה עוצרת חלק מהאלקטרונים בהתאם לאותות המגיעים אליה , ובדרך זו שולטת על עוצמת האלומה . ( הדפנות המשופעות של השפופרת מצופות מתכת ומאורקות ( מחוברות לאדמה באמצעות תיל מוליך , ( והאלקטרונים הפוגעים במסך מגיעים בסופו של דבר אליהן ועוברים לאדמה . המתח של עשרות אלפי הוולטים בין הקתודה לאנודה יוצר שדה חזק באזור שביניהן , ואילו מחוץ לאזור הזה עוצמת השדה קרובה לאפס . לכן כשהאלקטרונים נמצאים בין האלקטרודות , הם נעים בתאוצה , ואילו לאחר שהם נפלטים דרך החור באנודה , מהירותם האופקית קבועה . שני זוגות של לוחות ( להטיה אופקית ואנכית ) מכוונים את אלומת האלקטרונים לנקודות שונות על המסך . כשאין מתח על הלוחות , האלומה פוגעת במרכז המסך . כדי להניע אותה מימין לשמאל , מפעילים מתח משתנה על לוחות ההטיה האופקית , וכדי להניע אותה מעלה ומטה , מפעילים מתח משתנה על לוחות ההטיה האנכית ( במציאות משתמשים בדרך כלל בסלילי הטיה היוצרים שדה מגנטי במקום בלוחות היוצרים שדה חשמלי . על הטיית האלקטרונים באמצעות שדה מגנטי נלמד בתחילת החלק השני של הקורס . ( שפופרת דומה משמשת כמכשיר מדידה חשוב שמכונה אוסצילוסקופ , המשמש למדידת מתחים קבועים ומשתנים . כדי למדוד בעזרת המכשיר הזה מתח קבוע השורר , למשל , בין שתי נקודות במעגל חשמלי , מחברים את הנקודות הללו בתיילים אל לוחות ההטיה האנכית . אותו מתח ישרור עתה בין הלוחות , ויגרום להסחה אופקית של האלומה . מתזוזת הנקודות על המסך אפשר ללמוד על גודלו של המתח ועל הקוטביות שלו ( כלומר איזו נקודה חיובית לעומת השנייה . ( שאלה 4 . 7 הנח כי האנודה והקתודה בשפופרת המתוארת באיור 4 . 11 הן לוחות מקבילים שהמרחק ביניהם הוא 2 ס"מ ) . במציאות צורתן מסובכת יותר , אך אין זה משנה באופן עקרוני את פעולות השפופרת ( . בין האלקטרודות שורר מתח של 36 , 000 וולט . א . מהי עוצמת השדה בין הלוחות ומהו כיוונו ) ? הנח כי אפשר להתייחס אל הלוחות כאל לוחות אינסופיים . ( ב . מהו המטען על כל לוח , אם נתון ששטחו של הלוח הוא 60 סמ ( הנח שהמטענים החיוביים והשליליים שווים בגודלם . ( ג . חשב את האנרגיה הקינטית ואת המהירות של האלקטרון כשהוא נפלט מן החריר שבאגודה ) . מסת האלקטרון היא 31 9 . 11 xlO ק"ג . ( ד . סרטט גרף של המתח בין הלוחות כפונקציה של המרחק מהקתודה . ה . מהן האנרגיה הקינטית והמהירות של האלקטרון כשהוא במחצית המרחק בין הקתודה לאנודה ? שאלה 4 . 8 ( רשות ) הנח שאורך לוחות ההטיה האנכית באיור 4 . 11 הוא 6 ס"מ ושהמרחק ביניהם 3 . 5 — ס"מ . איזה מתח בין הלוחות יגרום לאלומה לסטות מכיוונה המקורי בזווית של , 30 ° במצב המתואר בשאלה הקודמת ? כדי למדוד מתח המשתנה באופן מחזורי , מפעילים מתח זה על לוחות ההטיה האנכית בעוד שעל לוחות ההטיה האפקית מפעילים מתח משתנה , הגורם לאלומה לנוע במהירות קבועה מימין לשמאל . כשמושגת התאמה בין התנועה ימין שמאל למחזוריות של המתח , מופיע על המסך גרף המתאר את עוצמת המתח כפונקציה של הזמן .
|
|