Задания для отчета

1. Назначение и устройство осциллографа.

2. Измерения, которые можно проводить с помощью осциллографа.

3. Устройство и принцип действия электронно-лучевой трубки.

4. Как получить на экране осциллографа прямую вертикальную линию?

5. Как получить на экране осциллографа горизонтальную линию?

6. Как получить на экране развертку сигнала?

7. Наблюдение сложения взаимно-перпендикулярных колебаний с помощью осциллографа.

8. Измерение частоты неизвестного сигнала по фигурам Лиссажу.

9. Найдите соотношение частот колебаний на рис. 9.

Рис. 9 (к заданию 9)

10. Электрон с некоторой начальной скоростьюv₀влетаетв плоский конденсатор параллельно пластинам на равном расстоянии от них. К пластинам конденсатора приложена разность потенциалов U = 300 В. Расстояние между пластинами d = 2 см, длина конденсатора l = 10 см. Какой должна быть предельная начальная скорость электрона, чтобы электрон не вылетел из конденсатора?

11. Электрон, пройдя ускоряющую разность потенциалов ∆φ, влетает в плоский воздушный конденсатор параллельно пластинам, длина которых l. На конденсатор подают напряжение, которое изменяется линейно со временем по закону U = αt, где α – положительная постоянная, t – время движения электрона в конденсаторе. Расстояние между пластинами конденсатора d. Определить, с какой скоростью электрон вылетит из конденсатора.

12. Узкий пучок электронов в вакууме пролетает сквозь плоский конденсатор параллельно его пластинам и попадает на флуоресцирующий экран, отстоящий от конденсатора на расстоянии L = 15 см. При подаче на конденсатор напряжения U =50 В светящееся пятно на экране смещается на s = 21 мм. Расстояние между пластинами конденсатора d = 18 мм; длина конденсатора l = 6 см. Определите начальную скорость электрона.

13. Электрон влетает в плоский горизонтальный конденсатор параллельно пластинам со скоростью 9·10⁶ м/с. Найти полное, нормальное и тангенциальное ускорение электрона через 10^-8 с после начала его движения в конденсаторе. Разность потенциалов между пластинами равна 100 В, расстояние между пластинами 1 см.

14. Электрон влетает в плоский горизонтальный конденсатор параллельно его пластинам со скоростью 1·10⁷ м/с. Напряженность поля в конденсаторе E = 100 В/см, длина конденсатора l = 5 см. Найти величину и направление скорости электрона при вылете его из конденсатора.

15. Электрон, находящийся в однородном электрическом поле, получает ускорение, равное 1·10⁴ см/с².

Найти: 1) напряженность электрического поля, 2) скорость, которую получит электрон за 10^-8 с своего движения, 3) работу сил поля за это время, 4) разность потенциалов, пройденную при этом электроном в поле.

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОЙ БУМАГИ

Цель работы: изучение метода моделирования электростатического поля с помощью электропроводной бумаги.

Приборы и принадлежности: планшет с электродами для крепления электропроводной бумаги, вольтметр, источник постоянного тока на модуле МО-З, масштабная линейка.

Краткая теория

Электрические заряды создают вокруг себя поле, называемое электрическим. Напряженность электрического поля Е определяется как сила, действующая на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля, т. е.

(1)

Потенциал электрического поля определяется как потенциальная энергия W_п, которой обладал бы положительный заряд, помещенный в данную точку поля

(2)

Элементарная работа, совершаемая силами электрического поля равна

, (3)

где dl - перемещение заряда под действием силыF, E_l - проекция вектора E на направление перемещения l.

Эта работа равна убыли потенциальной энергии

(4)

Из выражения (2) приращение потенциальной энергии равно

. (5)

Подставив (3) и (5) в (4) получим

или (6)

. (7)

Поскольку l - любое произвольно выбранное направление,

то компоненты вектора Е в декартовых координатах будут:

, , . (8)

Вектор Ев декартовых координатах

,

или

. (9)

Выражение, стоящее в скобках в формуле (9), носит название градиента скалярной величины j и записывается сокращенно в виде

. (10)

Так как градиент любой скалярной величины есть вектор, направленный в сторону наиболее быстрого возрастания этой величины, то из соотношения (10) видно, что вектор Е направлен в сторону наиболее быстрого убывания потенциала.

Если это направление обозначитьr, то

(11)

Для однородного электрического поля (Е = const) можно написать

, (12)

где ∆φ - разность потенциалов между двумя точками электри- ческого поля, находящимися на расстоянии ∆r друг от друга.