示波器原理(示波器的使用)08:04中学物理知识传播者
(相关资料图)
示波器是用来观察电子信号随时间变化的电子仪器。它的主要部件是示波管。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。如图所示
下面就来一一解读一下重点知识点。
一、示波管的组成
电子枪:图中最左侧电源的作用是加热金属丝。红豆博客加热到一定温度后，会放出大量电子。下面的电源是电子加速场的电源，它的作用是加速电子。原理和上一期提到的加速度场一致。这里还有一个小知识点。大家要注意电源正负极的连接来加速电场。
偏转电极:它由两部分组成，左边部分垂直偏转电子，右边部分水平偏转电子。它的原理或者说分析方法和我们上次讲的偏转电场是一模一样的。
荧光屏:电子本身不发光，但当电子撞击荧光屏时，被撞击的部分会发光。这样我们就可以直观的观察到电子的位置偏差。
二、示波器成像原理
(1)偏转电极不加电压:电子枪发射的电子会沿直线运动，撞击屏幕中心形成亮点。
(2)只对XX′(或YY′)施加电压:如果施加的电压稳定，电子流会加速偏转后撞击红豆博客XX′(或YY′)所在直线上的某一点，形成一个亮点(不在中心)。如果仅将正弦波电压施加到YY’，则以绿色直线显示，如果仅将正弦波电压施加到XX’，则以白色直线显示。
(3)电子枪是加速场。电量为Q的带电粒子由静止被电势差U1的电场加速后，根据动能定理和电场力做功公式qU1=mv，可以计算出带电粒子的加速速度为v=根号(2qU1/m)。
(4)偏转加成像
质量为m的负电荷-q以初速度v0平行于两块金属板进入电场。设两板电位差为U2，板长为L，板间距离为D，板与荧光屏的距离为L′。规则
(1)带电粒子通过偏转电场所需的时间t=L/v0。
(2)带电粒子的加速度a=F/m=q红豆博客e/m = qu2/md。
(3)离开电场时，垂直于金属板方向的分速度v1 = at = qu2l/MDV 0。
(4)当电荷离开电场时，垂直于金属板方向的偏移量为y=at=(qU2/md)(L/v0)。
(5)电荷离开电场时的偏转角tan=v1/v0=qU2L/mdv0。
(6)电荷在荧光屏上的位置Y " = Y+L " tan =(L "+L/2)tan =(L "+L/2)QL/MDV 0 * U2。当然也可以用类似的三角形来解决。因为红色部分不变，所以Y’的大小与U2成正相关。所以当U2为正弦波电压，频率较大时，进入我们视线的是一条直线。
3.屏幕会是什么样子？
记住这个原理:正弦波电压加上扫描电压，屏幕就会有二维图像。
哪个方向是正弦波电压，那么这个方向决定了图像的形状是正弦波还是正弦波的一部分。
扫描电压(初级电压)在哪个方向，则该方向决定成像频率。
最后，利用特殊点成像加位置公式(位置与偏转电压成正比)，可以定性地画出荧光屏的图像。
相信有了以上的知识，解决上一期的问题应该是不在话下了。当然，那个问题有个小创新:枪管的旋转代替了扫描电压。
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