ЭЛЕКТРОНЫ

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ

М

Ы уже познакомились со свойствами электронов и знаем, как можно управлять этими «атомами элек­тричества». Теперь расскажем об электронных приборах.

Рентгеновская трубка

В разделе об электронных лучах мы говорили, что очень быстрые электроны способны вызвать свечение в катодной трубке (рис. 19). В 1895 году было обнаружено,

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ

Что стекло, на которое падает электронный пучок, излу­чает не только видимый свет, но и очень короткие элек­тромагнитные волны — рентгеновские лучи. Длина волн этих лучей в сотни раз меньше, чем у самых коротких ви­димых лучей. Источником их также являются колебания электронов в атомах, но колебания уже не внешних электронов, как в видимом свете, а электронов, лежащих близко к ядрам атомов.

Особенно сильное рентгеновское излучение полу­чается в том случае, когда электронные лучи падают не на стекло, а на пластинку из вольфрама, платины или из какого-нибудь другого тяжёлого металла. Заряды ядер этих металлов очень велики, и электроны, лежащие во внутренних слоях атомов, притягиваются к ядрам с громадной силой. Для того чтобы катодные лучи могли проникнуть в глубокие слои электронной оболочки, бом­бардирующие электроны должны разогнаться в очень сильном электрическом поле. Это и достигается в рентге­новских трубках (рис. 19). Катод и металлическая пла­стинка— антикатод (что значит — лежащий против катода) рентгеновской трубки соединены с источником тока высокого напряжения. Выйдя из катода, электроны приобретают в сильном электрическом поле огромные скорости, мчатся к пластинке и проникают глубоко в атомы металла. Внутренние электроны атомов начинают колебаться от этих электронных ударов. Колеблются они гораздо быстрее, чем внешние электроны, подобно тому как сильно натянутая струна колеблется быстрее, чем ослабленная. Значит, и электромагнитные волны, излу­чаемые этими электронами, будут короче световых.

Электроны, ударяющие в антикатод, тоже испускают рентгеновские лучи. Эти «первичные» электроны при ударе резко тормозятся и излучают при этом электро­магнитные волны, составляющие вместе с волнами от внутренних электронов рентгеновское излучение.

Рентгеновские лучи очень легко проходят через мно­гие вещества, совершенно не прозрачные для видимого света: через картон, дерево, кожу, через ткани животных. На этом основано их широкое применение в технике и медицине. Просвечивая тело рентгеновскими лучами, врачи легко находят переломы костей, язвы, опухоли, туберкулёзные изменения в лёгких. Инженеры с по­мощью рентгеновских лучей обнаруживают трещины и раковины в металлических изделиях.

Радиолампы

Радиолампа, или электронная лампа, является самым известным из электронных приборов. В настоящее время «на действительной службе» в радиоприёмниках нахо­дятся миллионы радиоламп.

Одна из самых простых ламп имеет три электрода: накалённый катод, испускающий электроны, анод, который их улавливает, и сетку, которая находится между катодом и анодом и управляет электронами (рис. 20).

Если сетка заряжена отрицательно, то она отталки­вает электроны и не пропускает их к. аноду даже в том случае, если анод заряжен положительно. Тогда лампа, как говорят, «заперта» и вокруг катода образуется облако электронов (рис. 20 слева).

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ

Рис 20. Заряд на сетке управляет потоком электронов в радиолампе.

Начнём постепенно уменьшать отрицательный заряд сетки. Через некоторое время наступит момент, когда противодействие сетки уменьшится настолько, что поло­жительно заряженный анод сможет извлечь некоторые электроны из облака. Эти электроны пролетают через отверстия в сетке и достигают анода. В результате по­является анодный ток. На сетку электроны попадать не будут потому, что она заряжена отрицательно.

Если, наконец, зарядить сетку положительно, то путь к аноду для электронов станет совершенно свободным и сетка будет теперь даже помогать аноду извлекать электроны из облака и тем самым увеличивать анодный ток (рис. 20 справа). Таким образом, с помощью заряда на сетке можно управлять анодным током. Правда, не­которые электроны будут оседать на сетке и уменьшать её заряд. Но таких электронов будет немного, так как сетку делают не густую и большая часть электронов про­скакивает к аноду через отверстия в сетке. А раз на сетку попадает мало электронов, то в цепи сетки течёт ничтожный ток, и значит, энергия, которая затрачивается на создание заряда на сетке и управление электронным потоком в лампе, также очень мала.

Мы не будем здесь останавливаться на том, как осу­ществляется радиопередача. Постараемся только вы­яснить, какую роль в радиотехнике играют электронные лампы.

Радиоволны, излучаемые антенной радиостанции, быстро ослабевают по мере удаления от неё. До приём­ника, находящегося часто за тысячи километров от станции, доходит такая незначительная часть энергии, что за счёт её нельзя было бы заставить звучать не только громкоговоритель, но и простой телефон (науш­ники). И вот здесь-то на помощь приходят радиолампы. Энергия радиоволн, уловленных приёмником, расходует­ся только на сетке лампы на управление электронами. На это, как мы знаем, требуется очень мало энергии. А на работу громкоговорителя расходуется энергия тех электронов, которые идут к аноду. Эта энергия во много раз больше. В итоге энергия, принесённая приёмнику радиоволнами, оказывается усиленной во много раз (с помощью нескольких ламп — в сотни тысяч раз!).

Только применение радиолампы — усилителя радио­волн сделало возможным приём отдалённых радио­станций. Без радиолампы-усилителя можно принимать только близкие и притом мопгные станции.

В современных радиоприёмниках лампы применяются не только для усиления: например, с помощью двух­электродных радиоламп, так называемых кенотро­нов, в радиоприёмниках с питанием от сети «выпрям­ляют» ток, то-есть превращают его из переменного в по­стоянный.

Главная часть радиопередатчика — это также мощ­ная электронная лампа, с помощью которой возбужда­ются электромагнитные колебания в антенне. Сильно упрощая, можно сказать, что электронная лампа воз­буждает антенну передатчика и антенна излучает радио­волны. Значит, и радиоволнами, идущими от передатчика, тоже можно управлять, действуя на электроны в лампе передатчика. Мы уже знаем, что это делается с помощью сетки и для этого нужна небольшая затрата энергии. По­этому для управления радиоволнами, бегущими от пере­датчика, достаточно даже той относительно ничтожной энергии, которую имеет передаваемый звук (голос дикто­ра, музыка и т. п.). Разумеется, для того чтобы звук мог управлять электрическими зарядами на сетке лампы, нужно предварительно преобразовать звуковую энергию в энергию электрического тока [4]).

Итак, радиолампы и усиливают пришедшие к приём­нику радиоволны, и выпрямляют ток, и управляют из­лучением радиоволн.

Электронная лампа была изобретена для службы в ра­диосвязи и осталась в радиотехнике незаменимой. Но в наши дни электронные лампы применяются не только в радиотехнике.

Мопгные источники электромагнитных волн — лампо­вые генераторы — применяются на заводах для поверх­ностной закалки деталей, для плавки металлов и для сушки дерева, керамических изделий и т. п. В медицине они служат для прогревания тела больного (диатермия). Электронные лампы применяются в разнообразных при­борах для научных исследований, в устройствах автома­тического регулирования и контроля. Советский учёный профессор Г. И. Бабат успешно работает над проблемой передачи электроэнергии без проводов с помощью ра­диоволн, получаемых от лампового генератора.

Электронно-лучевые трубки

В заключение остановимся на электронных приборах, где искусство управления электронами достигло своего высшего уровня—на электронно-лучевых трубках.

На рисунке 21 изображена в несколько упрощённом виде электронно-лучевая трубка. Слева расположен источник электронов — «электронная пушка». Она со­стоит из небольшого катода, скрытого внутри металли­ческого цилиндра с отверстием, и короткой металличе - ской трубки — анода. Анод, как всегда, заряжен поло­жительно. В отличие от анода радиолампы этот анод не улавливает электронов, а только ускоряет их. Через отверстие анода электроны выходят очень тонким пуч­ком в виде электронного луча.

Электронный луч падает на дно трубки — экран, по­крытый светящимся составом. На экране, в том месте, куда попадает электронный луч, получается светлое пят­нышко. Посмотрите ещё раз на рисунок 21. Путь элек­тронного луча проходит между двумя парами металли­ческих пластин. Если пластины заряжены, то на пути луча возникает электрическое поле, и значит, луч должен

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ

Изменить своё направление — он отклонится в сторону положительно заряженной пластинки. Представим себе, что в горизонтальной паре пластин верхняя пластина заряжена положительно, а нижняя — отрицательно. Тогда луч искривится и пятно окажется в верхней части экрана. Будем быстро менять знак зарядов этой пары пластин. Тогда пятно будет быстро бегать вверх и вниз по экрану, и мы увидим вертикальную светлую черту (рис. 22, а). Точно так же, быстро меняя знаки зарядов вертикальной пары пластин, можно получить горизон­тальную светлую черту (рис. 22, б).

Если заряды одной пары пластин всё время быстро меняются, а на второй паре пластин заряд появляется только на один момент и быстро исчезает, то на экране получится светлая полоса с зубцом (рис. 22, в). Если на второй паре пластин мгновенный заряд появляется дважды, на экране будет видна полоса с двумя зубцами (рис. 22, г). Такая электронно-лучевая трубка — основ­ная часть радиолокатора. Радиолокатор — это прибор для определения с помощью радио места, где находится ка­кая-нибудь (обычно невидимая) цель. Если на экране радиолокатора появляются зубцы, то это значит, что в

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ

Рис. 22. Светящиеся линии на экране электронно­лучевой трубки.

Лоле действия локатора находится один или два пред­мета, например, самолёта.

По отклонению пятнышка на экране можно судить о том, появляются ли на отклоняющих пластинах заряды. Пусть эти заряды появились всего на одну миллионную долю секунды, — электронный луч всегда успеет отме­тить их появление, так как электроны, благодаря своей исключительной лёгкости, послушнее всех других тел от­вечают на всякое внешнее воздействие. Поэтому элек­тронно-лучевые трубки как нельзя лучше пригодны для изучения быстро протекающих электрических процессов, с которыми приходится иметь дело и в радиотехнике и в различных научных исследованиях, например, при изу­чении молнии.

С помощью электронно-лучевых трубок стало ВОЗМОЖ“1 ным телевидение — передача изображений по радио. Над этим вопросом учёные и инженеры работали несколько десятков лет. Ещё в 1907 году, всего через десять лет после открытия радио А. С. Поповым, петербургский учёный профессор Г. А. Розинг предложил применить в телевидении электронно-лучевые трубки. Но в то вре­мя радиотехника находилась на очень низком уровне развития; достаточно сказать, что радиоламп ещё не было. Только в 1930 году идея Розинга была осуще­ствлена и появились первые удачные телевизионные аппараты.

ЭЛЕКТРОНЫ

Выбираем двери на сайте Porte’s

Давно хотелось произвести дома капитальный ремонт. При этом я рассчитывал заменить межкомнатные двери. Так как ремонт является задачей не простой, то приходилось готовиться к нему поэтапно. В том числе одним …

Газовый генератор на даче – оптимальный вариант организации электроснабжения

Большинство жителей мегаполисов предпочитают проводить летний сезон на загородных дачах. Современная техника позволяет создавать там условия, которые ничем не уступают комфортабельным квартирам. Однако для ее работы обязательно нужна электроэнергия. В …

Обеспечение постоянным источником электроснабжения

Жизнь нынешнего человека нельзя никоим образом представить без электроэнергии. От качества электроснабжения зависит в первую очередь функционирование больниц, ЖКХ, заводов и школ. Электроснабжение на сегодняшний день является самым главным достоинством …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.