Электронная пушка.
Из термоэлектронов, разогнанных до высоких скоростей напряжение анода, можно сделать тонкий луч, благо параллельные токи (потоки электронов) притягиваются друг к другу. Достаточно в аноде на пути следования электронов проделать отверстие, что мы и видим на рисунке правее вверху. Нить накала нагревает какод К, способный давать большое количество электронов. Анод А разгоняет эти электроны до высоких энергий, которые имеют возможность лететь дальше анода, благодаря отверстию в нём. Между анодом и катодом видна сеточка (чаще цилиндр) - фокусирующий электрод. Регулируя напряжение на нём, мы можем несколько расширить поток частиц, которые впоследствии сойдутся в точку на расстоянии нескольких сантиметров от пушки, благодаря магнитному взаимодействию между собой. В итоге в этой точке мы получим очень плотный луч из электронов высокой энергии.
К чему всё это? А вы подумайте, где этот луч можно применить?
Во-первых, в космосе, где не надо мучиться, чтобы создавать вакуум. Резка и сварка любых металлов, при которой не используются электроды и горючие газы, которые могли бы изменить химический состав металла и повлиять на качество сварного шва.
Во-вторых, в электронно-лучевой трубке для создания движущихся изображений на экране.
Работа электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) с электростатическим управлением луча. Электронная модель.
Демонстрационная модель ЭЛТ
На этой виртуальной установке можно увидеть, как управляют ЭЛТ. С помощью слайдера Z попробуйте менять яркость луча. Двигая этот слайдер, мы изменяем отрицательное напряжение UZ на катоде, в результате электроны, вылетающие из электронной пушки, испытывают торможение (одинаковые заряды отталкиваются), и число долетающих до экрана электронов уменьшается, что мы и можем видеть одновременно и на экране трубки (вид спереди), и на виде сбоку и снизу.
Слайдер Y меняет напряжение UY на верхней горизонтальной пластине трубки. Нижняя пластина получает такое же, но противоположное по знаку напряжение. Попадая в пространство между этими пластинами, каждый электрон испытывает притяжение к положительной и отталкивание от отрицательной пластины. В результате луч отклоняется вверх или вниз. Подвигайте слайдер туда-сюда и увидите, что происходит с лучом в вертикальной плоскости. На виде снизу изменений не произойдёт, так как луч меняет положение в плоскости перпендикулярной этому рисунку, становясь то ближе к нам, то дальше от нас.
Точно также можно управлять положением луча в горизонтальной плоскости с помощью вертикально расположенных пластин ЭЛТ. Подвигайте слайдер X, следите за изменением напряжения UХ на пластинах X, и положением пятна на экране. Понятно, что на виде сбоку изменений происходить не будет, так как луч перемещается в плоскости, перпендикулярной этому рисунку.
Задание: Используя виртуальную и натурную (в кабинете физики) модели ЭЛТ, понять, как изменения напряжений на электродах трубки влияют на поток электронов и тем самым меняют положение пятна на экране трубки. Примечание. Электронный луч, разумеется не видим ни при каких обстоятельствах. Видимым будет только светящееся пятно в том месте, куда попадает поток электронов, благодаря свечению люминофора, покрывающего экран ЭЛТ. Мы позволяем себе рисовать траекторию движения электронов только для наглядности.
На реальном осциллографе обязательно есть ручки управления с точно такими же функциями, что и в нашей модели. Отыщите их на реальном осциллографе в кабинете физики. Как ими пользоваться, вы уже знаете.
Такие же ручки управления есть и в телевизоре, и в мониторе компьютера, только они запрятаны глубоко внутри прибора среди микросхем и прочих радиодеталей. Их настройка производится на заводе при изготовлении, а для пользователя иногда есть доступ через специальные окна электронным способом (мышкой или кнопками).