Električno
odklanjanje. K
hitremu razvoju elektronike v drugi polovici prejšnjega stoletja je
izdatno pripomogel osciloskop, ki omogoča opazovati pestrost
časovnih oblik tokov in napetosti v električnih vezjih. Ti, tako
imenovani električni signali, so v njih pogosto nosilci
različnih informacij: da njihova časovna oblika ustreza drugim
neelektričnim količinam (temperaturi, poti, hitrosti, sili,
frekvenci, govoru, barvi). Njegovo pionirsko vlogo danes izriva
računalnik, ki zmore informacije večkanalno sprejemati, jih
procesirati in prikazovati na zaslonu.
Osnova osciloskopa je vakuumska elektronka
oziroma katodna cev.
Njeni glavni deli so: pospeševalni del, odklonski sistem in zaslon
(slika 1).
Iz žareče katode izstopajo elektroni, ki jih jakost polja med
anodnim prstanom in katodo povleče v pospešeno gibanje. Vsak
elektron mase m pridobi na poti do anode hitrost v0
oziroma kinetično energijo, katere vrednost ustreza izgubi
električne potencialne energije:
Elektron zaradi vztrajnosti zleti skozi prstan in nadaljuje pot s
hitrostjo v0. Ko pride do odklonskih plošč, vstopi
v električno polje jakosti Ex
=
-u
/ d. Med ploščama se elektron pomudi le za čas l /
v0, v tem deluje nanj sila Fx
=
eu / d, ki ga pospešuje v desno s
stalnim pospeškom ax
=
eu / md. Elektron pridobi v tem
času v smeri osi X hitrost v1 in se
oddalji od osi Z za razdaljo x1:
Med odklonskima
ploščama se giblje elektron po paraboli, kakršno poznamo pri
poševnem metu; pri njem je parabola obrnjena v tla, kamor kaže sila
teže, tu pa je obrnjena v smer električne sile. Ob izstopu iz
medploščnega prostora doseže elektron hitrost v2,
ki jo določa pitagorska vsota hitrosti v0 in v1:
Od tam dalje je gibanje elektrona enakomerno premočrtno, vse dokler
ne trči v zaslon, kjer izbije fotone, kar zaznamo kot svetlečo pego.
Za zadnji del poti rabi čas l2
/ v0 in doseže odklon x2:
ki je
-
kar je zanimivo
-
sorazmerna napetosti.
Do
tu smo opisovali odklon curka elektronov vzolž ene osi, v resnici pa
ima osciloskop poleg X tudi Y odklonski sistem. Prava
slika nastaja na zaslonu šele z njunim hkratnim učinkovanjem. Kadar
opazujemo določeno napetost u v odvisnosti od časa, je en par
odklonskih plošč vzbujan z žagasto napetostjo, ki skrbi za
enakomerno pomikanje elektronskega curka od ene k drugi strani
zaslona, drug par plošč pa je vzbujan z opazovano napetostjo in vodi
curek v smeri druge koordinatne osi. V takem primeru se na zaslonu
zariše krivulja oziroma funkcija y(x), ki je takšna,
kot smo jo vajeni risati na papir ali tablo.
Druge uporabe električne sile. V fiziki
delcev uporabljajo električno polje za pospeševanje delcev (npr.
ciklotron).
S pomočjo polja se da čistiti zrak, ki
vsebuje prašne delce. Če gre takšen zrak skozi komoro, v kateri je
električno polje, se prašni delci, ki imajo vedno kaj naboja,
lepijo, odlagajo na elektrode (elektrofiltri). Prah barvila se lepi
na naelektren list papirja v kopirnem stroju ali tiskalniku; z
električnim poljem moremo lepiti drobna vlakna na tkanino.
|