Трубка телтрона

Электронно-лучевая трубка тельтрон

Отклоняющая трубка тельтрона с катушками Гельмгольца и штативом

Телтрон трубка (названная по Телтрону Inc., которая в настоящее время принадлежит 3B Scientific Ltd.) представляет собой тип электронно - лучевой трубки используется для демонстрации свойств электронов . Компания Teltron выпускала несколько различных типов, включая диод, триод, трубку Мальтийского креста, простую отклоняющую трубку с флуоресцентным экраном и одну, которая могла использоваться для измерения отношения заряда к массе электрона. ^[1] Последние два содержали электронную пушку с отклоняющими пластинами. Лучи можно изгибать, подавая напряжение на различные электроды в трубке или держа рядом магнит. Электронные лучи видны в виде тонких голубоватых линий. Это достигается путем заполнения трубки гелием низкого давления (He) илиГазообразный водород (H ₂ ). Несколько электронов в луче сталкиваются с атомами гелия, заставляя их флуоресцировать и излучать свет.

Обычно они используются для обучения электромагнитным эффектам, потому что они показывают, как на электронный луч влияют электрические поля и магнитные поля, такие как сила Лоренца .

Движения в полях [ править ]

Заряженные частицы в однородном электрическом поле движутся по параболической траектории , поскольку член электрического поля ( силы Лоренца, действующей на частицу) является произведением заряда частицы и величины электрического поля (ориентированного в направлении движения частицы). электрическое поле). Однако в однородном магнитном поле заряженные частицы движутся по круговой траектории из-за перекрестного произведения в члене магнитного поля силы Лоренца. (То есть сила магнитного поля действует на частицу в направлении, перпендикулярном направлению движения частицы. Подробнее см .: Сила Лоренца .)

Аппарат [ править ]

Аппарат «тельтрон» состоит из отклоняющей трубки электронов типа тельтрон, стойки тельтрона, источника питания EHT ( 0 - 5000 В постоянного тока , переменный).

Экспериментальная установка [ править ]

Экспериментальный эскиз точного луча

В вакуумированную стеклянную колбу наполняется газообразным водородом (H ₂ ), так что в трубке образуется водородная атмосфера при низком давлении около 1 Па . Давление таково, что электроны замедляются столкновениями как можно меньше (изменение кинетической энергии), количество столкновений невелико, но достаточно для излучения видимого света. Внутри колбы находится электронная пушка . Он состоит из нагревательной спирали, катода и анодного отверстия. Из катода ( - ) электроны испускаются и ускоряются электрическим полем по направлению к положительно заряженному аноду ( + ). Через отверстие в аноде электроны покидают систему формирования луча иПучки цилиндров Wehnelt .

Результаты [ править ]

Еще одна экспериментальная установка, показывающая орбиту электронного пучка

Когда нагреватель находится под напряжением, нагревательная катушка заставляет электроны выходить из него из-за термоэлектронной эмиссии . В электрическом поле между анодом и катодом электрическое поле действует на электроны, которые ускоряются до высокой скорости, так что электроны выходят через небольшое отверстие в аноде в виде электронного пучка. Только когда ток катушки включен, сила воздействует на луч и изменяет его направление. В противном случае он сохранит свою скорость. Однако, если ток катушки включен, сила Лоренца направит электроны по круговой орбите.

Определение удельного заряда электрона [ править ]

Чем выше ток катушки, тем сильнее магнитное поле и, следовательно, меньше радиус кругового пути электронов. Сила магнитного поля и сила Лоренца пропорциональны друг другу, так что когда сила Лоренца увеличивается. Большая сила Лоренца будет сильнее отклонять электроны, поэтому орбита будет меньше. Сила Лоренца всегда перпендикулярна мгновенному направлению движения и допускает центростремительное круговое движение. Величина скорости и, следовательно, кинетическая энергия не могут изменяться:${\ displaystyle F_ {L}}$${\ displaystyle F_ {Z}}$

${\ displaystyle {\ begin {align} F_ {L} & = F_ {Z} \\ e \ cdot v \ cdot B & = m \ cdot {\ frac {v ^ {2}} {r}} \ end {выровнено }}}$

Отсюда получаем величину удельного заряда электрона

${\ displaystyle {\ frac {e} {m}} = {\ frac {v} {B \ cdot r}}}$

Определение скорости выполняется с использованием закона сохранения энергии

${\ Displaystyle е \ cdot U = {\ гидроразрыва {1} {2}} \ cdot m \ cdot v ^ {2}}$

Наконец, за этим следует

${\ displaystyle {\ frac {e} {m}} = {\ frac {2 \, U} {r ^ {2} \ cdot B ^ {2}}}}$

Удельный заряд электрона имеет значение

${\ displaystyle {\ frac {-e} {m}} \ приблизительно -1 {.} 7588202 \ cdot 10 ^ {11} \, \ mathrm {\ frac {C} {kg}}}$

Поскольку заряд электрона доступен из эксперимента Милликена , изучение электронов в магнитном поле - это определение его массы в соответствии с:

${\displaystyle \ m={\frac {e\cdot r^{2}\cdot B^{2}}{2\,U}}\approx 9{.}1094\cdot 10^{-31}\,\mathrm {kg} }$

Подобные концепции для взвешивания заряженных частиц можно найти в масс-спектрометре .

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• https://web.archive.org/web/20160305120024/http://lpc1.clpccd.cc.ca.us:80/lpc/physics/pdf/phys2/eoverm.pdf
• https://web.archive.org/web/20060526081856/http://www.fbise.edu.pk/curr/hsscsyll/Physics.doc
• Практическая физика - Типы электронных трубок
• Fadenstrahlrohr ( LEIFI -Physik)