示波管
简述示波管工作原理
简述示波管工作原理
示波管，也被称为阴极射线管（CRT），是一种用于生成电子图像的电子器件。
它广泛应用于电视、计算机显示器、雷达示波器等领域。
示波管工作原理基于电子枪、偏转系统、聚焦系统、输入信号和同步系统等多个部分协同作用。
1.电子枪
电子枪是示波管的核心部分，它位于管子的颈部，负责产生电子束打到屏幕上的荧光物质上，形成电子图像。
电子枪主要包括灯丝、阴极、控制极和阳极等部分。
当灯丝通电后，阴极发射出电子，这些电子在阳极的高电压作用下加速飞出，形成高速电子束打到屏幕上的荧光物质上。
2.偏转系统
偏转系统是示波管的重要组成部分，它主要由垂直和水平两对线圈组成。
偏转系统的任务是控制电子束在屏幕上的扫描路径。
在垂直和水平线圈的控制下，电子束会按照特定的路径在屏幕上进行扫描。
3.聚焦系统
聚焦系统的作用是调整电子束的形状和大小，使电子束能够精确地打到荧光物质上，从而形成清晰、精细的图像。
聚焦系统通常由透镜和线圈组成，通过调节透镜的位置和线圈的电流来改变电子束的形状和大小。
4.输入信号
示波管的输入信号可以是电压、电流或其他电信号。
这些信号会被转换为电子束打到屏幕上的位置。
在示波管中，输入信号通常通过一个耦合电容或一个电感分压器将其转换为合适的电压水平，然后加到垂直和水平放大器上进行放大，从而控制电子束在屏幕上的位置。
5.同步系统
同步系统是示波管中不可或缺的一部分，它主要由一个或多个同步信号发生器组成。
同步系统的任务是确保电子束在屏幕上扫描的每一个瞬间与输入信号相对应。
示波管-----物理
示波管示波管是电子示波器的心脏。
示波管的主要部件有：电子枪，偏转板，后加速级，荧光屏，刻度格子。
一、工作原理：电子枪产生了一个聚集很细的电子束，并把它加速到很高的速度。
这个电子束以足够的能量撞击荧光屏上的一个小点，并使该点发光。
电子束一离开电子工业枪，就在两副静电偏转板间通过。
偏转板上的电压使电子束偏转，一副偏转板的电压使电子束上下运动；另一副偏转板的电压使电子左右运动。
而这些运动都是彼此无关的。
因此，在水平输入端和垂直输入端加上适当的电压，就可以把电子束定位到荧光屏的任何地方。
二、组成：荧光屏：现在的示波管屏面通常是矩形平面，内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。
在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。
高速电子穿过铝膜，撞击荧光粉而发光形成亮点。
铝膜具有内反射作用，有利于提高亮点的辉度。
铝膜还有散热等其他作用。
当电子停止轰击后，亮点不能立即消失而要保留一段时间。
亮点辉度下降到原始值的10%所经过的时间叫做“余辉时间”。
余辉时间短于10μs为极短余辉，10μs—1ms为短余辉，1ms—0．1s为中余辉，0．1s-1s为长余辉，大于1s为极长余辉。
一般的示波器配备中余辉示波管，高频示波器选用短余辉，低频示波器选用长余辉。
由于所用磷光材料不同，荧光屏上能发出不同颜色的光。
一般示波器多采用发绿光的示波管，以保护人的眼睛。
电子枪及聚焦：电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。
它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。
灯丝通电加热阴极，阴极受热发射电子。
栅极是一个顶部有小孔的金属园筒，套在阴极外面。
由于栅极电位比阴极低，对阴极发射的电子起控制作用，一般只有运动初速度大的少量电子，在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔，奔向荧光屏。
初速度小的电子仍返回阴极。
如果栅极电位过低，则全部电子返回阴极，即管子截止。
调节电路中的W1电位器，可以改变栅极电位，控制射向荧光屏的电子流密度，从而达到调节亮点的辉度。
示波管原理
示波管原理
示波管是一种测量仪器，它能在一段时间内连续地记录波形。
它由许多对具有一定相位关系的示波管组成，这些示波管的工作
原理基本相同，只是部分管壁的颜色不同而已。
示波管是由许多
对具有一定相位关系的管组成的，其中两个管壁厚，而另外两个
管壁薄。
当施加电压时，两个管壁便会产生微小的位移，使其中
一个管壁产生微小的振动，并被另一个管壁记录下来。
利用示波
管所记录下的波形来分析电路参数是一种最方便、最有效的方法。
在电子电路中，常采用示波管作为测量仪器。
示波管是一种测量仪器，它由一个大屏幕和一组小屏幕组成。
大屏幕上有一个显示器和一个光电转换器；小屏幕上有两个光电
转换器和一个计数器。
示波管最早是由德国工程师鲁道夫？施泰
因发明的。
他是电子工业之父。
1914年他在柏林大学担任物理
系教授时开始设计制造示波管，并于1918年在美国纽约卡内基
科学研究所首次发表了它的设计图纸。
示波管由若干个具有不同
相位关系的示波管组成，通常是六个（或更多）。
—— 1 —1 —。
示波管的原理和应用
示例波管的原理和应用1. 示波管的原理示波管是一种用于显示电信号波形的电子器件。
它根据电子束的扫描和偏转方式，可以显示出电信号的幅度、频率和时间等信息。
示波管的原理基于电子束在电场和磁场的作用下发生偏转和扫描，从而在荧光屏上形成波形。
1.1 热阴极电子发射示波管的基本原理之一是利用热阴极产生电子发射。
热阴极通电后，由于阴极丝受热，阴极表面所包含的电子获得足够的能量，克服阴极表面的束缚力而被发射出来。
1.2 电子束的偏转和扫描示波管中，电子束通过电场和磁场的作用实现偏转并完成扫描。
在水平方向上，通过施加电压使电子束水平偏转，从而在荧光屏上显示出时间的变化；在垂直方向上，通过施加垂直偏转电压使电子束垂直偏转，从而在荧光屏上显示出电信号的幅度。
1.3 荧光屏的显示荧光屏是示波管屏幕的一部分，它能够发光。
当电子束扫描到荧光屏上时，被激发的荧光屏发出可见光，形成波形图案。
2. 示波管的应用示波管在电子领域有着广泛的应用，以下是几个常见的应用场景：2.1 电路故障排除示波管能够显示电路信号的波形，因此在电路故障排除过程中非常有用。
通过观察示波管上的波形图案，可以判断故障出现的位置和原因，从而快速修复电路故障。
2.2 波形显示和分析示波管可以用于观察和分析各种电信号的波形特征，包括电压波形、频率波形、脉冲波形等。
这对于电子工程师来说非常重要，可以帮助他们设计和调试电路。
2.3 数据采集和记录示波管可以与数据采集设备配合使用，实现对电信号的实时采集和记录。
这在科学实验、工业监测等领域具有重要意义，可以帮助人们收集并分析大量的数据。
2.4 示教和演示示波管是电子教学和演示中常用的工具之一。
通过示波管的实时波形显示，可以直观地展示电信号的特征。
这对于教学和演示过程中的讲解和理解非常有帮助。
2.5 音频和视频设备调试示波管在音频和视频设备调试中也有广泛应用。
通过观察示波管上的波形，可以确保音频和视频信号传输的准确性和稳定性，帮助工程师完成设备调试和优化。
示波管原理高中物理
示波管原理高中物理示波管是一种用来显示电压变化的仪器，它在物理实验和电子技术中有着广泛的应用。
在高中物理学习中，我们也需要了解示波管的原理和工作原理。
本文将对示波管的原理进行详细介绍，希望能够帮助大家更好地理解这一知识点。
首先，我们需要了解示波管的基本结构。
示波管主要由电子枪、偏转系统和荧光屏组成。
电子枪产生的电子束通过偏转系统控制在荧光屏上显示出波形。
电子枪中的热阴极产生电子，经过加速电场加速后，进入聚焦系统进行聚焦，最后由偏转系统控制电子束在荧光屏上形成图像。
其次，我们来了解一下示波管的工作原理。
当示波管接收到电压信号时，电子束受到偏转系统的控制，在荧光屏上显示出相应的波形。
偏转系统可以控制电子束的水平和垂直方向的偏转，从而实现对电压信号波形的显示。
荧光屏上的荧光物质可以发光，将电子束轰击后产生亮点，形成波形图像。
了解了示波管的基本结构和工作原理后，我们可以进一步了解示波管的应用。
示波管可以用来显示各种不同形式的电压信号波形，例如正弦波、方波、三角波等。
通过示波管，我们可以直观地观察到电压信号的变化情况，对信号的频率、幅值、相位等进行测量和分析。
示波管还可以用来观察电路中的故障，帮助工程师进行故障诊断和维修。
在学习示波管的过程中，我们还需要了解一些示波管的参数和特性。
例如，示波管的灵敏度、带宽、扫描速度等参数都会影响到示波管的显示效果和测量精度。
了解这些参数和特性，可以帮助我们更好地选择和使用示波管，提高测量的准确性和可靠性。
总的来说，示波管作为一种重要的电子测量仪器，在物理学习和电子技术领域有着广泛的应用。
通过了解示波管的基本结构、工作原理、应用和特性，我们可以更好地理解电压信号的显示和测量，提高实验和工程实践中的测量和分析能力。
希望通过本文的介绍，大家能够对示波管有一个更深入的了解，为今后的学习和工作打下坚实的基础。
感谢大家的阅读！。
示波管工作原理
示波管工作原理
示波管是一种电子管，由阴极、阳极和控制栅极组成。
它通过电子束在荧光屏上做定向扫描，实现对电压波形的显示。
示波管工作原理如下：
1. 阳极电压：示波管内阳极电压较高，通常为数百伏特，以加速电子，使其具有足够的能量穿过阴极孔。
2. 阴极发射电子：阴极受到加热，在高温下发射电子。
发射出的电子会尽量往阳极方向运动。
3. 聚焦电极：示波管内部有一个或多个聚焦电极，通过调整聚焦电极的电压，可以控制电子束的聚焦程度，使其呈现尖锐的扫描轨迹。
4. 垂直偏转：示波管的垂直偏转是通过控制栅极的电压来实现的。
通过改变栅极电压，可以在荧光屏上实现电子束的上下位移，从而显示不同的电压信号。
5. 水平偏转：示波管的水平偏转是通过外部电压源提供的周期性方波信号来实现的。
水平偏转电压控制电子束在水平方向上的位移速度，从而显示时间序列。
6. 荧光屏：电子束撞击荧光屏时，会引起荧光屏上的荧光粉发光，形成一条亮丝，亮丝的位置和亮度与输入的电压信号相关。
通过控制垂直和水平偏转电压，示波管可以呈现出输入信号的波形图像，用于观察和分析电压的变化。
物理示波管实验报告
一、实验目的1. 了解示波管的结构和工作原理；2. 学习使用示波器观察电信号的波形；3. 掌握示波器测量电压、频率和时间参数的方法；4. 熟悉示波器的操作步骤和维护方法。
二、实验原理示波管是一种利用电子束在电场或磁场中的偏转，显示电压信号随时间变化波形的一种电子观测仪器。
示波管主要由示波管、放大系统、衰减系统、扫描和同步系统及电源等部分组成。
1. 示波管：示波管是示波器的核心部件，由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成。
（1）电子枪：电子枪包括灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极等。
阴极被灯丝加热后，可沿轴向发射电子，并在荧光屏上显现一个清晰的小圆点。
（2）偏转系统：偏转系统由两对互相垂直的金属偏转板x和y组成，分别控制电子束在水平方向和竖直方向的偏转。
（3）荧光屏：荧光屏用于显示电子束偏转后的轨迹，从而观察电压信号随时间变化的波形。
2. 放大系统：放大系统用于放大示波管输入的微弱信号，使其达到足够的强度，以便在荧光屏上清晰显示。
3. 衰减系统：衰减系统用于调节输入信号的大小，以适应放大器的需求。
4. 扫描和同步系统：扫描和同步系统用于使荧光屏上的波形稳定显示，便于观察。
三、实验仪器与设备1. 示波器：双踪示波器（型号：CA8020，测频仪器误差百分之三，测电压仪器误差百分之三）；2. 函数信号发生器（型号：CA1640-202，测频仪器误差取其末尾数最小分度单位）；3. 连接线；4. 小喇叭；5. 电源。
四、实验步骤1. 开启示波器和函数信号发生器，调节信号发生器的输出频率和幅度，使其符合实验要求；2. 将信号发生器的输出端与示波器的输入端相连，观察荧光屏上的波形；3. 调节示波器的辉度、聚焦、水平和竖直位移通道选择、触发、电平、幅度因子、扫描因子等参数，使波形清晰显示；4. 测量电压、频率和时间参数，记录实验数据；5. 关闭示波器和函数信号发生器，整理实验器材。
五、实验数据与分析1. 电压测量：通过调节示波器的幅度因子，使荧光屏上的波形高度适中，记录电压值。
示波管的原理
示波管的原理
示波管的原理可以简单概括为：
示波管利用电子束的偏转来显示电信号的波形。
它主要由电子枪、偏转板和荧光屏构成。
首先，示波管内部产生一个电子束。
电子枪通过加热的钨丝电子发射器产生电子，然后经过加速极板加速。
这些电子会聚成一束，并且被一个圆形聚束环聚束成细束。
然后，这束电子进入偏转板区域。
偏转板由两个互相垂直的金属板组成。
当施加电压时，电子束会被偏转。
水平方向的偏转板决定水平方向的偏移，垂直方向的偏转板决定垂直方向的偏移。
最后，偏转完成后的电子束照射在荧光屏上。
荧光屏内涂有荧光物质，当电子束撞击荧光屏时，荧光物质发光，形成明亮的图案。
荧光屏上的发光点的位置与电子束的位置成正比，从而显示出电信号的波形。
需要注意的是，示波管通过不断扫描电子束来显示连续变化的波形。
扫描是由一个内部的水平和垂直偏转电压驱动器产生的。
这样，示波管可以实时显示出电信号随着时间的变化情况。
通过调整偏转电压和扫描速率，可以改变示波管的时间和电压刻度，从而可以精确地观察和测量不同的电信号。
示波管的原理分析
示波管的原理分析示波管（Cathode Ray Tube，CRT）是一种将电及电子技术应用于显像的集成设备，它将电信号转化为可视化的信号。
它可以将电流和电压等信息转化为屏幕上的可视化信息。
示波管是一个长，玻璃管外被真空封装，与荧光屏相连的设备，最初被广泛应用于示波器设备中。
示波管主要由以下几个组成部分构成：1. 高压电源2. 电子枪3. 聚焦系统4. 垂直偏转系统5. 水平偏转系统6. 荧光屏当电子束从电子枪射出时，走向荧光屏时都需要经过这几个步骤：1.送出高压电源电容，通过等离子体振幅输出200~1000V的直流电。
2.电子枪会通过发射丝来加热阴极，以振幅电子。
3.加热后，阴极表面产生热电子，这些热电子会经过一组电极聚集到在一起，组成电子束。
4.电子束进一步经过一组透镜，这些透镜分为聚束器和偏转器，聚束器主要用于束流聚集和稳定，而偏转器用于确定热电子束。
5.垂直偏转系统控制电子束的向上或向下移动，水平偏转系统控制电子束的向左或向右移动。
6.最后，电子束撞击荧光屏表面，使荧光屏上的磷光点被激发，形成图案或信息，这样，电子运动状态就能够转化为屏幕上的图形了。
示波管的正常工作必须保证以下几个条件：（1）真空度：示波管必须保证在真空状态下工作。
一旦进入氧气等气体，会产生大量的热量和电磁波，严重损坏示波管。
（2）加速电压：为了使电子能够穿透荧光屏，需要给电子加上一定的能量。
高度和加速电压成正比关系。
（3）荧光屏的元素：荧光屏表面覆盖着一种能够发出荧光的荧光粉，经过激发后就能够发出荧光。
（4）电子枪的几何参数：整个电子枪的几何参数必须严格按照设计要求，以确保发射的电量和正确的电子束。
总之，示波管是一种基于电子束的电子元件，充分利用电子束在真空中的运动特性来显示电子信息的设备。
当电子束经过偏转器时，屏幕上产生的光点就呈现出相应的信息和波形，对于电路和信号处理设计的分析、检测和调整有极大的帮助。
示波管
二、示波管的原理（不变电压）
２、若UX=0 V，Uy不变，且Ｕy<0V (即使Y的电 势比Y’低) ，电子将打在荧光屏的什么位置？
电子沿Y方向向下偏移
二、示波管的原理（不变电压）
３、若Uy=0 V; Ux不变，且Ｕx>0V (即使X的电 势比X’高) ，电子将打在荧光屏的什么位置？
电子沿X方向里偏移
下面来看Ux是如何实现这种功能的
Ux
O
t
x = K xU x
X坐标均匀改变,即电子束在水平方向匀速移动
荧屏上正弦波的形成过程
Y轴加信号电压为正弦电压
Uy
o
t
Ux
o
屏幕上 出现正 弦波形
T t
X轴加锯齿形扫描电压
动画演示
实验演示
二、示波管的原理（不变电压）
4、若Uy=0 V; Ux不变，且Ｕx<0V (即使X的 电势比X’低) ，电子将打在荧光屏的什么位 置？
电子沿X方向向外偏移
三、示波管的原理（变化电压）
电子在两极板间的偏移量和什么有关?
eUl 侧向偏移量h = 2 ∝U 2mv 0 d
x K xU x
y K yU y
示波器
示波器：用观察电信号随时间变化的电 子仪器。其核心部分是示波管
一、示波管的构造示意图
产生高速飞行 的电子束
使电子沿x方向偏移
使电子沿Y方 向偏移
二、示波管的原理（不变电压）
1、若UX=0 V，Uy不变，且Ｕy>0V (即使Y的电势 比Y’高)，电子将打在荧光屏的什么位置？
电子沿Y方向向上偏移
2
三、示波管的原理（变化电压）
信号电压
示波管的YY’偏转电极上加的是待显示的 信号电压
示波管工作原理
示波管工作原理
示波管是一种用于显示电子波形的设备，通过不同电压信号控制电子束在荧光屏上形成可见的图案。
它的工作原理如下：
1. 加速电压：示波管的基本结构包括玻璃管、荧光屏和电针。
在玻璃管的一端有一个电源引线，通过加速电压来加速电子束。
加速电压会产生一个电场，使得电子束向荧光屏加速运动。
2. 电子发射：在示波管的另一端，有一个电子枪产生电子束。
电子枪由一个加热丝和一个聚集极组成。
加热丝产生热量，使得聚集极附近的阴极发射电子。
这些电子被加速电场引力吸引，并形成电子束。
3. 水平和垂直偏转：示波管的水平和垂直偏转系统可使电子束的位置在荧光屏上移动，从而绘制出相应的波形。
水平偏转通过施加水平电压来控制电子束的水平位移；垂直偏转通过施加垂直电压来控制电子束的垂直位移。
4. 荧光屏：电子束在通过水平和垂直偏转系统后，最终打到荧光屏上。
荧光屏上的荧光物质受到电子束的激发，发出可见光。
通过控制电子束的位置和强度，可以绘制出不同形状和频率的电子波形。
总之，示波管通过加速电压加速电子束，通过水平和垂直偏转控制电子束的位置，在荧光屏上形成可见的电子波形。
这种工作原理使得示波管成为测量和显示电子信号的重要设备。
第一章 5 课时2 示波管原理 带电粒子在电场中的加速和偏转
课时2示波管原理带电粒子在电场中的加速和偏转[学习目标] 1.知道示波管的主要构造和工作原理.2.了解带电粒子在电场中只受电场力作用时的两种典型运动．1．示波管原理(1)示波管(阴极射线管)的构造(如图1所示)．图1(2)电子在阴极射线管中运动的三个阶段①加速：电子在阴极和阳极之间形成的电场中受电场力，电场力做正功，其动能增大，阳极和阴极间电压越高，电子穿过阳极小孔时获得的速度越大．②偏转：电子在水平平行金属板间的匀强电场中所受电场力方向与水平初速度垂直，因此电子在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做初速度为零的匀加速运动．偏转电极所加电压越大，电子飞出电场时的偏转角度就越大．③匀速直线运动：电子射出电场后，不再受电场力作用，保持偏转角度不变，做匀速直线运动，直到打在荧光屏上，显示出荧光亮点．2．实验观察：带电粒子在电场中的偏转(1)实验室里的示波管的构造如图2所示，示波管中有水平和竖直两个方向上的两对偏转电极．图2(2)工作原理①若在两对偏转电极上所加电压为零，则电子束将打在O点产生亮斑．②若只在偏转电极Y1、Y2上加一稳定电压，则电子束将沿y方向发生偏转．③若只在偏转电极X1、X2上加一稳定电压，则电子束将沿x方向发生偏转．④若在偏转电极X1、X2和Y1、Y2上均加了一定的电压，则亮斑既偏离y轴又偏离x轴．⑤若加在X1、X2上的电压随时间按图3甲所示的规律周期性地变化，在Y1、Y2上的电压随时间以正弦函数变化，则示波器显示的图形如图乙所示．图3(1)带电粒子(不计重力)在电场中由静止释放时，一定做匀加速直线运动．(×)(2)对带电粒子在电场中的运动，从受力的角度来看，遵循牛顿运动定律；从做功的角度来看，遵循能量守恒定律．(√)(3)动能定理能分析匀强电场中的直线运动问题，不能分析非匀强电场中的直线运动问题．(×)(4)带电粒子在匀强电场中偏转时，加速度不变，粒子的运动是匀变速曲线运动．(√)(5)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子束偏转，打在荧光屏不同位置．(√)(6)若只在示波管Y1、Y2上加电压，且UY1Y2>0，则电子向Y2方向偏转．(×)一、示波管的原理1．示波管主要由电子枪(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极和一对Y偏转电极组成)和荧光屏组成．2．扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压．3．示波管工作原理：被加热的灯丝发射出热电子，电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如果在Y偏转电极上加一个信号电压，在X偏转电极上加一扫描电压，在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图像．例1(多选)示波管的构造如图4所示．如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的()图4A ．极板X 应带正电B ．极板X ′应带正电C ．极板Y 应带正电D ．极板Y ′应带正电答案 AC解析 根据亮斑的位置，电子偏向XY 区间，说明电子受到电场力作用发生了偏转，因此极板X 、极板Y 均应带正电． 二、带电粒子的加速如图5所示，平行金属板间的距离为d ，电势差为U .一质量为m 、带电荷量为q 的α粒子，在电场力的作用下由静止开始从正极板A 向负极板B 运动．图5(1)比较α粒子所受电场力和重力的大小，说明重力能否忽略不计(α粒子质量是质子质量的4倍，即m ＝4×1.67×10－27kg ，电荷量是质子的2倍)．(2)α粒子的加速度是多大(结果用字母表示)？在电场中做何种运动？(3)计算粒子到达负极板时的速度大小．(结果用字母表示，尝试用不同的方法求解) (4)若上述电场是非匀强电场，粒子经过电压为U 的电场加速，(3)中方法与结果是否成立？为什么？答案 (1)α粒子所受电场力大、重力小；因重力远小于电场力，故可以忽略重力． (2)α粒子的加速度为a ＝qUmd .在电场中做初速度为零的匀加速直线运动．(3)方法1 利用动能定理求解． 由动能定理可知qU ＝12m v 2v ＝2qUm. 方法2 利用牛顿运动定律结合运动学公式求解． 设粒子到达负极板时所用时间为t ，则d ＝12at 2 v ＝at a ＝qU md 联立解得v ＝2qUm. (4)方法1成立．因为动能定理对任意电场都适用； 方法2不成立．因为粒子的运动不是匀变速直线运动．1．带电粒子的分类及受力特点(1)电子、质子、α粒子、离子等基本粒子，一般都不考虑重力．(2)质量较大的微粒：带电小球、带电油滴、带电颗粒等，除有说明或有明确的暗示外，处理问题时一般都不能忽略重力．2．分析带电粒子在电场力作用下做匀变速运动的两种方法 (1)利用牛顿第二定律F ＝ma 和运动学公式，只适用于匀强电场． (2)利用动能定理：qU ＝12m v 2－12m v 02，适用于任意电场．例2 如图6所示，在A 板附近有一电子由静止开始向B 板运动，则关于电子到达B 板时的速率，下列解释正确的是( )图6A ．两板间距离越大，加速的时间越长，则获得的速率越大B ．两板间距离越小，加速的时间就越长，则获得的速率越大C ．获得的速率大小与两板间的距离无关，仅与加速电压U 有关D ．两板间距离越小，加速的时间越短，则获得的速率越小 答案 C解析 根据动能定理有，qU ＝12m v 2，解得v ＝2qUm，可知获得的速率与加速电压有关，与板间距离d 无关，由于板间电压U 不变，故获得的速率不变，C 正确；由牛顿第二定律可知，qE ＝ma ，而E ＝U d ，故a ＝qE m ＝qU md ，电子在两板间做匀加速直线运动，故有d ＝12at 2＝qUt 22md ，可得t ＝d 2mqU，可知两板间距离越小，加速时间越短，综合以上分析可知，A 、B 、D 错误．三、带电粒子的偏转如图7所示，带电粒子以初速度v 0垂直于电场线方向射入两平行板间的匀强电场中．图7设带电粒子的电荷量为－q 、质量为m (不计重力)，平行板长为L ，两板间距离为d ，电势差为U .(1)①你认为带电粒子的运动同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么？ ②带电粒子在电场中的运动可以分解为哪两种运动？ (2)如图8所示，求射出电场的带电粒子在电场中运动的时间t .图8(3)求粒子运动的加速度．(4)求粒子射出电场时在电场力方向上的偏转距离y . (5)求粒子离开电场时速度的偏转角θ(用正切值表示)．答案 (1)①带电粒子以初速度v 0垂直于电场线方向射入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做匀变速曲线运动，类似于力学中的平抛运动，平抛运动的研究方法是运动的合成和分解．②a.带电粒子在垂直于电场线方向上不受力，做匀速直线运动．b ．在平行于电场线方向上，受到电场力的作用做初速度为零的匀加速直线运动． (2)粒子在电场中的运动时间t ＝L v 0.(3)匀强电场的场强E ＝U d ，带电粒子所受电场力F ＝qE ，则加速度a ＝F m ＝qUmd .(4)电场力方向上的偏转距离：y ＝12at 2＝12×qU md ×⎝⎛⎭⎫L v 02＝qUL 22md v 02. (5)沿电场方向v y ＝at ，tan θ＝v y v 0＝at v 0＝qUL md v 02.1．运动分析及规律应用粒子在板间做类平抛运动，应用运动分解的知识进行分析处理． (1)在v 0方向：做匀速直线运动；(2)在电场力方向：做初速度为零的匀加速直线运动． 2．过程分析如图9所示，设粒子不与平行板相撞图9初速度方向：粒子通过电场的时间t ＝lv 0电场力方向：加速度a ＝qE m ＝qUmd离开电场时垂直于板方向的分速度 v y ＝at ＝qUlmd v 0速度与初速度方向夹角的正切值 tan θ＝v y v 0＝qUl md v 02离开电场时沿电场力方向的偏移量 y ＝12at 2＝qUl 22md v 02. 3．两个重要推论(1)粒子从偏转电场中射出时，其速度方向的反向延长线与初速度方向的延长线交于一点，此点为粒子沿初速度方向位移的中点．(2)位移方向与初速度方向间夹角α的正切值为速度偏转角θ正切值的12，即tan α＝12tan θ.4．分析粒子的偏转问题也可以利用动能定理，即qEy ＝ΔE k ，其中y 为粒子在偏转电场中沿电场力方向的偏移量．例3 如图10所示为示波管中偏转电极的示意图，两板间距离为d ，长度为l 的平行板A 、B 加上电压后，可在A 、B 之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)．在距A 、B 等距离处的O 点，有一电荷量为＋q 、质量为m 的粒子以初速度v 0沿水平方向(与A 、B 板平行)射入电场(图中已标出)，不计粒子重力，要使此粒子能从C 处射出电场，则A 、B 间的电压应为( )图10A.m v 02d 2ql 2B.m v 02l 2qd 2 C.lm v 0qd D.q v 0dl答案 A解析 带电粒子只受电场力作用，在平行板间做类平抛运动．设粒子由O 到C 的运动时间为t ，则有l ＝v 0t ；设A 、B 间的电压为U ，则偏转电极间匀强电场的场强E ＝Ud ，粒子所受电场力F ＝qE ＝qU d ；根据牛顿第二定律可得粒子沿电场方向的加速度a ＝F m ＝qUmd ，粒子在沿电场方向做匀加速直线运动，位移为12d ，由匀加速直线运动的规律得d 2＝12at 2，联立解得U＝m v 02d 2ql 2，选项A 正确．例4 一束电子流经U 1＝5 000 V 的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图11所示，两极板间电压U 2＝400 V ，两极板间距离d ＝2.0 cm ，板长L 1＝5.0 cm.图11(1)求电子在两极板间穿过时的偏移量y ；(2)若平行板的右边缘与屏的距离L 2＝5 cm ，求电子打在屏上的位置与中心O 的距离Y (O 点位于平行板水平中线的延长线上)；(3)若另一个质量为m (不计重力)的二价负离子经同一电压U 1加速，再经同一偏转电场射出，则其射出偏转电场的偏移量y ′和打在屏上的偏移量Y ′各是多大？ 答案 (1)0.25 cm (2)0.75 cm (3)0.25 cm 0.75 cm 解析 (1)电子加速过程，由动能定理得eU 1＝12m v 02①进入偏转电场，电子在平行于极板的方向上做匀速直线运动， L 1＝v 0t ②在垂直于极板的方向上做匀加速直线运动，加速度为 a ＝F m ＝eU 2dm ③ 偏移距离y ＝12at 2④由①②③④得：y ＝U 2L 124dU 1，代入数据得：y ＝0.25 cm.(2)如图，由几何关系知：yY ＝L 12L 12＋L 2得：Y ＝L 1＋2L 2L 1y 代入数据得：Y ＝0.75 cm.(3)因y ＝U 2L 124dU 1，Y ＝L 1＋2L 2L 1y ，偏移量与粒子的质量m 和电荷量q 无关，故二价负离子经同样装置后，y ′＝y ＝0.25 cm ，Y ′＝Y ＝0.75 cm.电性相同的不同粒子经相同电场加速再经同一偏转电场，射出偏转电场时，不会分开. 例5 如图12所示，两个板长均为L 的平板电极，平行正对放置，两极板间距离为d ，极板之间的电势差为U ，板间电场可以认为是匀强电场．一个带电粒子(质量为m ，电荷量为＋q ，可视为质点)从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板边缘．忽略重力和空气阻力的影响．求：图12(1)两极板间的电场强度大小E . (2)该粒子的初速度大小v 0.(3)该粒子落到负极板时的末动能E k .答案 (1)U d (2)Ld Uq 2m(3)Uq ⎝⎛⎭⎫1＋L 24d 2解析 (1)两极板间的电压为U ，两极板间的距离为d ，所以电场强度大小为E ＝Ud .(2)带电粒子在极板间做类平抛运动，在平行于极板方向上有L ＝v 0t 在垂直于极板方向上有d ＝12at 2根据牛顿第二定律可得：a ＝Fm ，而F ＝Eq所以a ＝Uqdm解得：v 0＝LdUq 2m. (3)根据动能定理可得Uq ＝E k －12m v 02解得E k ＝Uq ⎝⎛⎭⎫1＋L 24d 2.1．(示波管的原理)如图13是示波管的原理图．它由电子枪、偏转电极(XX ′和YY ′)、荧光屏组成，管内抽成真空．给电子枪通电后，如果在偏转电极XX ′和YY ′上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O 点．图13(1)带电粒子在________区域是加速的，在________区域是偏转的．(2)若U YY ′＞0，U XX ′＝0，则粒子向________极板偏移，若U YY ′＝0，U XX ′＞0，则粒子向________极板偏移． 答案 (1)Ⅰ Ⅱ (2)Y X2．(带电粒子的直线运动)两平行金属板间距离为d ，电势差为U ，一电子质量为m ，电荷量为e ，从O 点沿垂直于极板的方向射入，最远到达A 点，然后返回，如图14所示，OA ＝L ，则此电子具有的初动能是( )图14A.edL U B ．edUL C.eU dL D.eULd答案 D解析 电子从O 点运动到A 点，因受电场力作用，速度逐渐减小．根据能量守恒定律得12m v 02＝eU OA ，U OA ＝EL ＝UL d ，故12m v 02＝eULd，所以D 正确．3．(带电粒子的偏转)(2020·荆州市车胤中学高二上月考)如图15所示，电子在电势差为U 1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U 2的两块平行极板间的电场中，射入方向跟极板平行，整个装置处在真空中，电子的重力可忽略．在满足电子能射出平行极板的条件下，下述四种情况，一定能使电子的偏转角θ变大的是( )图15A ．U 1变大、U 2变大B ．U 1变小、U 2变大C ．U 1变大、U 2变小D ．U 1变小、U 2变小答案 B解析 设电子被加速后获得的速度为v 0，由动能定理得qU 1＝12m v 02，设极板长为l ，则电子在极板间偏转的时间t ＝lv 0，设电子在平行极板间运动的加速度为a ，由牛顿第二定律得a＝qE m ＝qU 2dm ，电子射出平行极板时，竖直分速度v y ＝at ，联立可得：v y ＝qU 2ldm v 0，tan θ＝v y v 0＝U 2l 2dU 1，故U 2变大、U 1变小时，一定能使偏转角θ变大，选项B 正确，选项A 、C 、D 错误． 4．(带电粒子的偏转)如图16所示，电子从静止开始被U ＝180 V 的电场加速，沿直线垂直进入另一个场强为E ＝6 000 V/m 的匀强偏转电场，而后电子从极板右侧离开偏转电场．已知电子比荷为e m ≈169×1011 C/kg ，不计电子的重力，偏转极板长为L ＝6.0×10－2 m ．求：图16(1)电子经过电压U 加速后的速度大小v x ； (2)电子在偏转电场中运动的加速度大小a ；(3)电子离开偏转电场时的速度方向与进入该电场时的速度方向之间的夹角θ. 答案 (1)8×106 m /s (2)1.1×1015 m/s 2 (3)45° 解析 (1)根据动能定理有eU ＝12m v x 2，解得v x ＝8×106 m/s.(2)电子在偏转电场中受到竖直向下的电场力， 根据牛顿第二定律有a ＝eEm ，解得a ≈1.1×1015 m/s 2.(3)电子在水平方向上做匀速直线运动，故t ＝Lv x ，在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动， 故v y ＝at ，又tan θ＝v yv x ，联立解得θ＝45°.考点一 带电粒子的直线运动1．质子(11H)、α粒子(42He)、钠离子(Na ＋)三个粒子分别从静止状态经过电压为U 的同一电场加速后，获得动能最大的是( ) A ．质子(11H) B ．α粒子(42He) C ．钠离子(Na ＋) D ．都相同答案 B解析 qU ＝12m v 2－0，U 相同，α粒子带的正电荷多，电荷量最大，所以α粒子获得的动能最大，故选项B 正确．2.(多选)一质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子(重力不计)以速度v 0逆着电场线方向射入有左边界的匀强电场，场强为E (如图1所示)，则( )图1A ．粒子射入的最大深度为m v 02qEB ．粒子射入的最大深度为m v 022qEC ．粒子在电场中运动的最长时间为m v 0qED ．粒子在电场中运动的最长时间为2m v 0qE答案 BD解析 粒子射入到最右端，由动能定理得－Eqx max ＝－12m v 02，最大深度x max ＝m v 022qE ；由v 0＝at ，a ＝Eqm ，可得t ＝m v 0Eq ，则粒子在电场中运动的最长时间为2m v 0qE ，选项B 、D 正确．考点二 带电粒子的偏转3．一电子以初速度v 0沿垂直场强方向射入两平行金属板间的匀强电场中，现减小两板间的电压，则电子穿过两平行板所需的时间( ) A ．随电压的减小而减小 B ．随电压的减小而增大 C ．与电压减小与否无关 D ．随两板间距离的增大而减小 答案 C解析 电子垂直于场强方向射入两平行金属板间的匀强电场中，在平行于金属板的方向电子不受力而做匀速直线运动，由L ＝v 0t 得，电子穿过平行板所需要的时间为t ＝Lv 0，与金属板的长度成正比，与电子的初速度大小成反比，与其他因素无关，即与电压及两板间距离均无关，故C 正确．4.如图2所示，有一带电粒子贴着A 板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U 1时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U 2时，带电粒子沿②轨迹落到B 板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为( )图2A ．U 1∶U 2＝1∶8B ．U 1∶U 2＝1∶4C ．U 1∶U 2＝1∶2D ．U 1∶U 2＝1∶1答案 A解析 带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，水平位移为x ＝v 0t ，两次运动的水平位移大小之比为2∶1；两次运动的水平速度相同，故运动时间之比为t 1∶t 2＝2∶1；由于竖直方向上的位移为h ＝12at 2，h 1∶h 2＝1∶2，故加速度大小之比为a 1∶a 2＝1∶8，又a ＝Uqmd AB ，故两次偏转电压之比为U 1∶U 2＝1∶8，故A 正确．5.(多选)如图3所示，矩形区域ABCD 内存在竖直向下的匀强电场，两个带正电的粒子a 和b 以相同的水平速度射入电场，粒子a 由顶点A 射入，从BC 的中点P 射出，粒子b 由AB 的中点O 射入，从顶点C 射出，若不计重力，则( )图3A ．a 和b 在电场中运动的时间之比为1∶2B ．a 和b 在电场中运动的时间之比为2∶1C ．a 和b 的比荷之比为1∶8D ．a 和b 的比荷之比为8∶1 答案 AD解析 两个粒子在水平方向上做匀速直线运动，a 、b 两粒子的水平位移大小之比为1∶2，根据x ＝v 0t 可知运动时间之比为1∶2；粒子在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，根据y ＝12at 2，两粒子在竖直方向上的位移大小之比为2∶1，则a 、b 的加速度大小之比为8∶1，根据牛顿第二定律知加速度大小a ＝qEm ，则加速度之比等于两粒子的比荷之比，故两粒子的比荷之比为8∶1，A 、D 正确，B 、C 错误． 考点三 带电粒子的加速与偏转6.(多选)(2020·扬州市高一期末)如图4所示是某示波管的示意图，电子先由电子枪加速后进入偏转电场，如果在偏转电极上加一个电压，则电子束将会偏转，并飞出偏转电场．下列措施中能使电子偏转距离变大的是( )图4A ．尽可能把偏转极板L 做得长一点B ．尽可能把偏转极板L 做得短一点C ．尽可能把偏转极板间的距离d 做得小一点D ．将电子枪的加速电压提高 答案 AC解析 设加速电压为U 1， 则qU 1＝12m v 02①设偏转电压为U 2，则由L ＝v 0t ，a ＝Eq m ，y ＝12at 2可得y ＝qU 2L 22md v 02② 联立①②解得，y ＝U 2L 24dU 1，故选A 、C.7.(多选)(2021·肥东县第二中学高二期末)如图5所示，一个质量为m 、带电荷量为q 的粒子，从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入，当入射速度为v 时，恰好穿过电场而不碰金属板．要使粒子的入射速度变为v2仍能恰好穿过电场，则必须再使(不考虑重力)( )图5A ．粒子的电荷量减小为原来的14B ．两板间电压减小为原来的12C ．两板间距离增大为原来的4倍D ．两板间距离增大为原来的2倍答案 AD解析 粒子恰好穿过电场时，它沿平行板方向上发生位移L 所用时间与垂直于板方向上发生位移d 2所用时间相等，设两板间电压为U ，则有d 2＝12·qU md ·L 2v2，即L ＝d vmqU，当入射速度变为v2时，它沿平行板的方向发生位移L 所用时间变为原来的2倍，由上式可知，粒子的电荷量或电压变为原来的14或两板间距离增大为原来的2倍时，均使粒子恰好运动到金属板处，水平位移恰好等于L ，从而保证粒子仍恰好穿过电场，因此选项A 、D 正确．8．有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图6所示，其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符．现为了使打在纸上的字迹扩大，下列措施可行的是( )图6A ．增大墨汁微粒所带的电荷量B ．增大墨汁微粒的质量C ．减小极板的长度D ．减小偏转板间的电压答案 A解析 使打在纸上的字迹扩大，实质是指速度偏向角θ增大，tan θ＝v y v 0＝Uql dm v 02增大，微粒所带的电荷量q 增大时，tan θ增大，字迹扩大，选项A 正确；增大墨汁微粒的质量或减小偏转板间的电压或减小极板的长度时，tan θ减小，字迹缩小，选项B 、C 、D 错误． 9.如图7所示，有一电子(电荷量为e )经电压U 0由静止加速后，进入两块间距为d 、电压为U 的平行金属板间．若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：图7(1)金属板AB 的长度； (2)电子穿出电场时的动能． 答案 (1)d2U 0U(2)e ⎝⎛⎭⎫U 0＋U 2解析 (1)设电子离开加速电场时速度为v 0，由动能定理得eU 0＝12m v 02①设金属板AB 的长度为l ，则电子偏转时间t ＝lv 0②偏转加速度a ＝eUmd ③偏转位移y ＝12d ＝12at 2④由①②③④得l ＝d2U 0U. (2)设电子穿出电场时的动能为E k ，根据动能定理得 E k ＝eU 0＋e ·U2＝e ⎝⎛⎭⎫U 0＋U 2. 10．长为L 的平行金属板水平放置，两极板带等量的异种电荷，板间形成匀强电场，一个带电荷量为＋q 、质量为m 的带电粒子，以初速度v 0紧贴上极板垂直于电场线方向进入该电场，刚好从下极板边缘射出，射出时速度恰与水平方向成30°角，如图8所示，不计粒子重力，求：图8(1)粒子离开电场时速度的大小； (2)匀强电场的场强大小； (3)两板间的距离．答案 (1)23v 03 (2)3m v 023qL (3)36L解析 (1)粒子离开电场时，速度与水平方向夹角为30°，由几何关系得：v ＝v 0cos 30°＝23v 03.(2)粒子在匀强电场中做类平抛运动，在水平方向上：L ＝v 0t ，在竖直方向上：v y ＝at v y ＝v 0tan 30°＝3v 03由牛顿第二定律有：qE ＝ma 联立解得：E ＝3m v 023qL.(3)粒子在匀强电场中做类平抛运动，在竖直方向上： d ＝12at 2，解得：d ＝36L .11．如图9所示为真空示波管的示意图，电子从灯丝K 发出(初速度不计)，经灯丝与A 板间的加速电压U 1加速，从A 板中心孔沿中心线KO 射出，然后进入两块平行金属板M 、N 间的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直，电子经过偏转电场后打在荧光屏上的P 点．已知M 、N 两板间的电压为U 2，两板间的距离为d ，板长为L 1，板右端到荧光屏的距离为L 2，电子质量为m ，电荷量为e .求：图9(1)电子穿过A 板时的速度大小； (2)电子从偏转电场射出时的侧移量； (3)P 点到O 点的距离． 答案 (1)2eU 1m (2)U 2L 124U 1d (3)(2L 2＋L 1)U 2L 14U 1d解析 (1)设电子经电压U 1加速后的速度为v 0，根据动能定理得eU 1＝12m v 02，解得v 0＝2eU 1m. (2)电子以速度v 0进入偏转电场后，垂直于电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，设偏转电场的电场强度为E ，电子在偏转电场中运动的时间为t 1，电子的加速度为a ，离开偏转电场时的侧移量为y 1，根据牛顿第二定律和运动学公式得 F ＝eE ，E ＝U 2d ，F ＝ma ，t 1＝L 1v 0，y 1＝12at 12，解得y 1＝U 2L 124U 1d.(3)设电子离开偏转电场时沿电场方向的速度为v y ，根据运动学公式得v y ＝at 1，电子离开偏转电场后做匀速直线运动，设电子离开偏转电场后打在荧光屏上所用的时间为t 2，电子从离开偏转电场到打到荧光屏上的侧移量为y 2，如图所示．有t 2＝L 2v 0，y 2＝v y t 2，解得y 2＝U 2L 1L 22dU 1P 点到O 点的距离为y ＝y 1＋y 2＝(2L 2＋L 1)U 2L 14U 1d.。
示波管原理高中物理
高中物理“示波管原理”
示波器的核心部分是示波管，示波管的构造如图所示。
示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。
它的原理是：电子枪发射电子束，在偏转电极的作用下，电子束发生偏转（向电势高的“+”极偏），打在荧光屏上的不同位置。
若偏转电极的电压随外加电压的变化而变化，电子束的偏转距离也随之变化，打在荧光屏上的位置也相应变化，由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，亮斑看起来就成为一条亮线，间接显示了所加电压的变化。
XX '和YY’之间的偏转位移：
对示波管的分析有以下三种情形：
（1）偏转电极不加电压：从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏的中心形成一个亮斑。
（2）仅在XX'(或YY')加电压：①若所加恒定电压，则电子流被加速后，进入偏转场，最后射到荧光屏上XX′（或YY′）所在直线上某一点，形成一个亮斑（不在中心）。
（3）若所加电压按正弦函数规律变化，U=Umsinωt，偏移也将按正弦规律变化，如x=xmsinωt或y=ymsinωt，即亮斑在水平方
向或竖直方向做简谐运动，当电压变化很快时，亮斑移动很快，由于视觉暂留和荧光物质的残光特性，亮斑的移动看起来就成为一条水平或竖直的亮线。
示波管的原理及应用
示例波管的原理及应用一、示波管原理示波管是一种用于显示电压波形的仪器，它是根据电子束在电场和磁场作用下的运动轨迹而工作的。
示波管的原理主要包括：1. 电子发射示波管中的电子发射是由阴极发射电子束产生的，阴极通常是一个带电的金属片或者钑器材。
当向阴极加上足够的电压时，就会发生电子发射。
这些发射的电子将形成一个电子云。
2. 真空示波管的工作需要在真空环境下进行。
在示波管内部，需要通过抽气设备将管子内部的空气抽尽，以保证管内的真空度。
这样可以防止电子受到空气分子的干扰，确保电子束的准确运动。
3. 电子束聚焦示波管中的电子束需要被聚焦到一个特定的区域，以便形成清晰的图像。
这是通过在电子束前方放置一组聚焦电极来实现的。
这些电极的电场会将电子束聚焦在一个点上，使得图像更加清晰。
4. X、Y偏转示波管显示的是电压波形，因此需要实现电子束在X轴和Y轴上的偏转。
这是通过在X和Y方向上分别加上可调节电压的偏转电极来实现的。
当电子束在X和Y方向上受到电场力的作用时，就可以实现波形的显示。
5. 屏幕显示示波管的屏幕是用荧光物质涂覆在内表面的，当电子束击中屏幕时，荧光物质会发光。
通过控制电子束的位置和强度，就可以在屏幕上显示出相应的波形图像。
在示波管上，通常会有一个网格，用来对波形图像进行定位和测量。
二、示波管的应用示波管广泛应用于电子、通信、电力、医疗等领域。
以下是示波管的一些常见应用：1. 信号测量示波管可以用来测量电压、电流和频率等信号参数。
通过连接电压源到示波管的输入端口，可以实时观察并测量电压信号的波形。
示波管可以显示各种信号的波形特征，如正弦波、方波、脉冲波、三角波等。
2. 故障排除在电子设备的调试和维修过程中，示波管是一个非常重要的工具。
通过连接示波管到待测设备的电路节点，可以观察到信号的波形变化，并判断可能存在的故障原因。
示波管可以帮助工程师快速定位故障，并进行相应的处理。
3. 波形显示示波管可以直观地显示出电子设备中的各种波形信号。
示波器的种类和功能介绍
示波器的种类和功能介绍示波器是一种用于测量和显示电信号波形的仪器。
它在电子工程、通信、医疗等领域被广泛应用。
本文将介绍示波器的种类和功能。
一、示波器的种类1. 示波管示波器（CRT Oscilloscope）示波管示波器是最早出现的示波器类型。
它使用电子束在荧光荧屏上画出电信号波形。
虽然示波管示波器在一些低频和高电压应用中仍然有用，但由于体积庞大、耗电量大及显示分辨率局限等问题，已逐渐被其他类型的示波器所取代。
2. 数字示波器（Digital Oscilloscope）数字示波器是目前最常用的示波器类型。
它使用模数转换器将模拟信号转换成数字信号，然后通过数码显示屏显示波形。
数字示波器具有抗干扰能力强、波形存储方便以及自动测量等优点，可以满足大多数波形分析需求。
3. 存储示波器（Storage Oscilloscope）存储示波器是一种特殊的数字示波器，具有存储波形的功能。
它能够将输入信号的波形持续地存储在内存中，并通过数码显示屏进行回放。
存储示波器广泛应用于对电信号瞬态过程的观察和分析。
4. 模拟示波器（Analog Oscilloscope）模拟示波器是指使用电子管、晶体管等模拟电子元件工作的示波器。
与数字示波器相比，模拟示波器具有响应速度快、波形显示更真实等特点。
但模拟示波器的分辨率和存储能力较低，逐渐被数字示波器所替代。
二、示波器的功能1. 波形显示示波器最基本的功能是显示电信号的波形。
通过示波器，我们能够直观地观察到信号的振幅、频率、相位等特性。
波形显示不仅方便我们了解信号的基本特征，还有助于故障诊断和故障分析。
2. 参数测量示波器可以对电信号进行各种参数的测量，如峰值、峰峰值、平均值、频率、周期等。
通过示波器的自动测量功能，我们可以快速准确地获取这些参数，为信号分析提供便利。
3. 多通道观测数字示波器通常具有多通道输入功能，可以同时显示多个信号波形。
通过多通道观测，我们可以对不同信号之间的时序关系进行观察和分析，从而更全面地了解电路或系统的工作状态。
示波管的工作原理
示波管的工作原理
示波管是一种用来显示电信号波形的仪器，它是电子仪器中非
常重要的一种。
它可以用来观察和分析电路中的各种信号，比如正
弦波、方波、脉冲等。
示波管的工作原理涉及到电子束的发射、偏
转和显示，下面我们来详细介绍一下示波管的工作原理。
首先，示波管的工作原理涉及到电子束的发射。
示波管内部有
一个电子枪，它可以发射出高速电子束。
这个电子枪由一个热阴极、一个加速电极和一个聚焦电极组成。
当电子枪受到电压的作用时，
热阴极会发射出大量的电子，经过加速电极的加速后，电子束会变
得非常快速。
其次，示波管的工作原理还涉及到电子束的偏转。
示波管内部
有两对偏转板，它们分别是X偏转板和Y偏转板。
当X偏转板和Y
偏转板受到不同电压的作用时，它们会产生电场，从而对电子束进
行偏转。
通过控制X偏转板和Y偏转板的电压，可以使电子束在屏
幕上画出各种不同的波形。
最后，示波管的工作原理还涉及到电子束的显示。
示波管的屏
幕上涂有荧光物质，当电子束撞击到屏幕上时，荧光物质会发出光，
从而形成一个亮点。
通过控制电子束的偏转，可以在屏幕上画出各种不同的波形，比如正弦波、方波、脉冲等。
总的来说，示波管的工作原理可以总结为电子束的发射、偏转和显示。
通过控制电子束的发射和偏转，可以在示波管的屏幕上显示出各种不同的电信号波形。
这种工作原理使示波管成为了电子工程中不可或缺的仪器，它在电路设计、故障诊断和信号分析等方面都有着重要的应用。
希望通过本文的介绍，读者对示波管的工作原理有了更深入的了解。
示波管的物理原理
示波管的物理原理示波管是一种用于显示电信号的设备，它是由康普顿散射和阴极射线管两种物理原理相结合的产物。
康普顿散射现象是指当射线与物质相互作用时，会发生散射现象。
阴极射线管则利用阴极产生的电子束，在电场和磁场的作用下，形成图像。
示波管主要由广口瓶、阴极、加速极、偏转极、阳极和屏幕构成。
广口瓶主要起到保护和抗干扰的作用。
阴极是示波管的发射电极，利用热发射发出的电子束。
加速极则加速电子束，使其加速到一定速度。
偏转极利用电场或磁场对电子束进行偏转。
阳极对电子束进行吸收。
当电子束从阴极发射出来后，经过加速极的加速，进入偏转极的作用区。
偏转极通过施加不同的电势，使电子束偏转到不同的位置。
同时，在偏转过程中，电子束与荧光屏之间的空间会施加不同的电势差，从而控制电子束的能量，即控制不同的颜色。
当电子束偏转到指定位置后，它就会撞击荧光屏，激发荧光屏发出光线。
荧光屏是由荧光物质制成的，它们的能量消耗激发了原本处于基态的电子，使其跃迁到激发态，并发出可见光。
这样，就形成了图像在示波管屏幕上的显示。
总结起来，示波管的物理原理主要包括热发射、电磁场和荧光激发。
热发射产生了电子束，通过加速极和偏转极的作用，使电子束加速并偏转到不同的位置。
而阴极射线与荧光屏之间的电势差则控制了电子束的能量，从而实现了颜色的控制。
最终，荧光屏的荧光物质则发出可见光，形成图像的显示。
示波管的物理原理不仅在示波管的功能上具有重要的作用，也广泛应用于电子学、物理学等领域的研究中。
通过对示波管物理原理的深入研究，可以更好地理解电子束的产生、偏转和显示的过程，并且提供了一种可靠的手段来观察和分析电信号。
微学霸匀强电场：第四部分 示波管 含解析
第四部分示波管一、示波管的构造1．电子枪：通电加热后在热阴极产生电子，经过电场的加速而发射出去。
2．偏转电极（1）YY′：使电子束在竖直方向发生偏转，一般加信号电压。
（2）XX′：使电子束在水平方向发生偏转，一般加扫描电压（锯齿电压，如图）。
3．荧光屏：承接电子产生亮斑，当所加电压的周期很小时，由于视觉暂留，会在屏上看到亮线。
二、示波管的图像1．亮斑：偏转电极YY′、XX′上不加电压时，荧光屏中心形成一个亮斑。
2．亮斑：偏转电极YY′、XX′上加恒定电压时，荧光屏形成一个亮斑。
YY′上电压为零时，亮斑在XX′上；XX′上电压为零时，亮斑在YY′上。
3．亮线：（1）偏转电极YY′上加恒定电压，XX′上加周期变化的电压时，荧光屏上形成平行YY′的线段；（2）偏转电极XX′上加恒定电压，YY′上加周期变化的电压时，荧光屏上形成平行XX′的线段。
4．偏转电极XX′上加扫描电压，YY′上加信号电压（如正弦波、锯齿波、方波等），且扫描电压的周期是信号电压周期T的N倍（N为整数）时，荧光屏上形成N个周期的信号图像。
三、电子在示波管中的运动1．电子在示波管中的运动，一般忽略电子从阴极逸出的速度、电子受到的重力、电子间的相互作用。
2．运动过程：（1）电子（m，e）在加速电压U1作用下加速，由动能定理有eU1=12mv2（2）在偏转电压U2作用下做类平抛运动，极板长L、板间距d运动时间t=Lv=12mLeU，加速度a=2eUmd，射出电场时的偏转距离y=12at2=2214U LU d偏转距离只与示波管的结构和所加电压有关，与带电粒子的质量、电荷量无关（3）电子在偏转电极与荧光屏间（距离为s）做匀速直线运动，电子在荧光屏上的总偏转距离为Y=/2/2L syL+=21(2)4U L L sU d+【典例精析1】示波管的内部结构如图甲所示。
如果在偏转电极XX'、YY'上都没有加电压，电子束将打在荧光屏中心。
高三物理 示波管示波管
如何求偏转位移呢？
在偏转电场中
设运动时间为 沿水平方向
t 加速度
1
l v0t1
垂直于电场方向
y
1 2
at12
vy at1
a uq dm
在电场外
设运动时间为
t2
在垂直于电场方向上
L v0t2
在沿竖直方向上
y// vyt2
沿竖直方向上的总位移
y/ y// y
y/
ql mv02d
L
l U 2
你还有其它处理方法吗
同理可推导水平偏转位移x/
三、如何分析带电粒子打在荧光 屏上的位置与什么因素有关呢
y/
ql mv02d
L
l U 2
V0确定，偏转位移由U决定
V0很大，穿过电场的时间很短
在每个粒子穿过电场的瞬间看成电压恒定
示波管
一、示波管的结构
-
-
y
x
y'
x'
- -+ + +
电子枪
加速器
水平偏转电场 荧光屏
竖直偏转电场
二、示波器的工作原理
试推导偏转位移y/
v⊥ v
y/
++++++
φ
v0
-q
Ud
v0
m
y
φ
l/2
----+
+
-q
Ud
m v0
θ
---
l
+
+
φ
x
--
v⊥
示波管原理
示波管原理示波管是一种用来显示电压波形的电子仪器。
它主要由电子枪、水平和垂直偏转系统、荧光屏等部分组成。
通过控制电子枪的发射和偏转，示波管可以将输入的电压信号转换成可视的波形图像。
接下来，我们将详细介绍示波管的工作原理。
首先，让我们来了解一下示波管的基本结构。
电子枪是示波管的核心部件，它由热阴极、聚焦极、偏转极和加速极组成。
当热阴极受热后，会释放出电子，经过加速极加速后，进入偏转系统。
水平和垂直偏转系统分别控制电子束在水平和垂直方向上的偏转，使其在荧光屏上形成相应的波形图像。
其次，示波管的工作原理主要依赖于电子束在荧光屏上的照射。
当电子束照射到荧光屏上时，荧光屏会发出光，形成可见的波形图像。
而电子束的位置则由水平和垂直偏转系统控制，通过调节这两个系统的电压信号，可以实现波形的水平和垂直移动，从而得到不同的波形图像。
此外，示波管还可以通过调节聚焦极的电压，来改变电子束的聚焦程度，从而使波形图像更加清晰。
同时，调节亮度和对比度也可以改变荧光屏的亮度和清晰度，使波形图像更加易于观察和分析。
总的来说，示波管通过控制电子束在荧光屏上的位置和强度，将输入的电压信号转换成可见的波形图像。
它在电子技术领域中有着广泛的应用，可以用来观测和分析各种电压信号的波形特征，是电子测量和调试中不可或缺的工具。
综上所述，示波管的工作原理是基于电子束在荧光屏上的照射，通过控制电子束的位置和强度，将输入的电压信号转换成可见的波形图像。
它在电子技术领域中有着重要的应用价值，对于电路调试和信号分析起着至关重要的作用。
希望通过本文的介绍，读者能对示波管的工作原理有一个更加清晰的认识。
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编稿：王宏博审稿：厉璀琳
本周内容
1．带电粒子在匀强电场中的运动
2．示波管的原理
知识要点
一．带电粒子在匀强电场中的运动
（一）带电粒子的加速
1．什么是带电粒子
①基本粒子：如电子，质子，粒子，离子等除有特殊说明，一般不考虑重力（但并不忽略质量）。
②带电颗粒：如液滴，油滴，尘埃，小球等除有特殊说明，一般不能忽略重力。
2．初速度为零
①仅受电场力的作用，在电场力的作用下由一极板向另一极板做匀加速直线运动（若将上述两图中电荷电性改变将直接打在左边极板上）
②带电粒子到达另一极板的速度
方法一：运动学方程求解
求加速度：
由可得带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为：
方法二：利用动能定理
到达另一极板时的速度为
3．初速度为
①初速度方向与电场力方向相同
（时，）
②初速度方向电场力方向相反
情况一：不能到达另一极板
情况二：刚好到达另一极板
情况三：到达另一极板速度为
注意：方法一必须在匀强电场中使用，而方法二同样适用于点电荷电场
研究完了直线运动，我们再来研究带电粒子在匀强电场中的曲线运动，当初速度方向与电场力方向不在同一直线上时，粒子做曲线运动，类似于平抛运动。
（二）带电粒子的偏转
1．时间：
2．加速度：
3．速度：
4．位移：
5．的反向沿长线与方向的交点O为的中点
，O为的中点
（三）带电粒子先加速再偏转
加速电场的电压为，偏转场的电压为，
得
代入上面各式
，
可见，带电粒子射出偏转电场时速度与水平方向的夹角、在偏转电场中位移
与水平方向的夹角以及在竖直方向的位移都与粒子，无关，仅决定于加速电
场和偏转电场，即不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后进入同一偏转电场后，他们在电场中的偏转角度总是相同的。
二．示波管原理
（一）构造：
电子枪（加速）、偏转板（两对）、显示部分（荧光屏）
（二）工作原理
示波管中的电子枪能够释放电子，并且利用加速电场对电子加速，电子从电子枪中射出后要分别经过两个偏转电场，一个是竖直方向的YY’，一个是水平方向XX’，下面我们讨论电子在偏转方向的位移与偏转电压的关系。
如图所示为真空示波管的示意图，电子从灯丝K发出(初速度不计)，经灯丝与A板间的加速电压U1加速后，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入由两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)。
电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直，电子经过偏转电场后打在荧光屏上的P点．已知M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，电子的质量为m，电荷量为e．求：
(1)电子穿过A板时的速度大小；
由动能定理
(2)电子从偏转电场射出时的侧移量；
(3)P点到O点的距离．
可见，在加速电压一定时，电子在偏转电场方向的偏移量与偏转电压成正比。
（三）不同偏转电压下的示波管。