Λύσεις Ασκήσεων — Κεφάλαιο 10.5: Ο καθοδικός σωλήνας, ο παλμογράφος (σελ. 126)

(Πηγή: Φυσική Προσανατολισμού Γ΄ Λυκείου — Βιβλίο Μαθητή, Τεύχος Β΄, σελ. 128. Οι εκφωνήσεις είναι του σχολικού βιβλίου.)

Άσκηση 3.23 (σελ. 126)

Με ποιο τρόπο παράγονται και επιταχύνονται τα ηλεκτρόνια στον καθοδικό σωλήνα; Σε τι χρησιμεύουν τα πλακίδια απόκλισης στον καθοδικό σωλήνα; Γιατί είναι απαραίτητο το εσωτερικό του να υπάρχει κενό αέρα;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Απάντηση θεωρίας βασισμένη στη δομή και λειτουργία του τηλεβόλου ηλεκτρονίων, των πλακιδίων απόκλισης και τον ρόλο του κενού, όπως περιγράφονται στο §10.5.

Λύση:

1. Παραγωγή/επιτάχυνση: τα ηλεκτρόνια παράγονται με θέρμανση μεταλλικού νήματος (κάθοδος) και επιταχύνονται από το πεδίο ανάμεσα στην κάθοδο και την άνοδο (υψηλότερου δυναμικού, με οπή) — τα ηλεκτρόνια που περνούν από την οπή σχηματίζουν τη δέσμη.
2. Ρόλος πλακιδίων απόκλισης: δύο ζεύγη πλακιδίων (ένα οριζόντιο, ένα κατακόρυφο) δημιουργούν ομογενή πεδία που εκτρέπουν τη δέσμη κατά τους δύο άξονες, ανάλογα με τις εφαρμοζόμενες τάσεις, καθορίζοντας το σημείο πρόσκρουσης στην οθόνη.
3. Ανάγκη κενού: ελαχιστοποιεί τις συγκρούσεις των ηλεκτρονίων της δέσμης με μόρια αέρα, που θα διασκόρπιζαν τη δέσμη και θα εμπόδιζαν τον σχηματισμό ευκρινούς κηλίδας στην οθόνη.

Απάντηση: Τα ηλεκτρόνια παράγονται με θερμιονική εκπομπή από θερμαινόμενη κάθοδο και επιταχύνονται από το πεδίο κάθοδος-άνοδος. Τα πλακίδια απόκλισης (δύο ζεύγη, οριζόντιο+κατακόρυφο) κατευθύνουν τη δέσμη στην οθόνη μέσω ομογενών πεδίων. Το κενό αποτρέπει τις συγκρούσεις με μόρια αέρα που θα διατάρασσαν την πορεία της δέσμης.

Πρόσεξε:

• Μην συγχέετε τον ρόλο της ανόδου (επιτάχυνση) με τον ρόλο των πλακιδίων απόκλισης (κατεύθυνση) — είναι διακριτά στάδια της διάταξης.