Katodna cev 1 - napetost

Katodna cev 1 - napetost

Elektromagnetizem

Avtor: Sergej Faletič

Težavnost: srednja

Predvideni čas: < 10 min

Napetost na katodni cevi

Kolikšna mora biti napetost med katodo in anodo, da bo pospešila elektrone do hitrosti ?


()

(tv-inside1_okvir.jpg)

Odprt katodni zaslon. Katodna cev je v rdečem okvirju.

Pravilno.

Odlično! Odgovor je pravilen.

Iz hitrosti lahko izračunamo kinetično energijo elektrona

in iz zveze

lahko izračunamo potrebno napetost.

(katodna_cev_shema.png)

Težji, a vseeno pravilen postopek je, da izračunamo preko kinematike.
Vzamemo anodo in katodo kot plošči kondenzatorja. Nanju priključimo dano napetost in s tem ustvarimo polje kjer je razdalja med anodo in katodo. Zaradi polja na elektron deluje sila zaradi katere se začne gibati pospešeno s pospeškom Imamo enakomerno pospešeno gibanje brez začetne hitrosti in pri začetni legi , pospešujemo pa do druge plošče kondenzatorja (do razdalje ). Elektron torej doseže hitrost

se pokrajša in dobimo natanko isto enačbo kot po zgornjem postopku

Opomba: Navedena hitrost je 10 % svetlobne hitrosti, zato smemo uporabiti klasičen približek namesto relativističnega računa. V resnici so hitrosti nekoliko večje in potrebno je uporabiti relativistične zveze.

Naprej

Narobe

Žal narobe. Naloga dopušča 1 % odstopanje.

Hitrost je povezana z gibalno količino in kinetično energijo. Ali lahko tudi napetost povežemo s katero od teh količin?

Naloge se lahko lotimo z dinamiko. Vzemimo, da sta katoda in anoda plošči kondenzatorja. Elektron je na začetku pri anodi, na kondenzator pa damo navedeno napetost. Ustvari se električno polje. Zdaj imamo elektron v električnem polju. Izračunajte, do katere hitrosti se pospeši. Naj vas ne moti, če naletite na podatke, ki niso podani. Najbrž se pokrajšajo.

Poskusi ponovno

Narobe

Žal narobe.

Pravilen rezultat je U = Naloga dopušča 1 % odstopanje.

Nalogo lahko rešimo s pomočjo energij: Iz hitrosti lahko izračunamo kinetično energijo elektrona

in iz zveze

lahko izračunamo potrebno napetost.

(katodna_cev_shema.png)

Nalogo lahko rešimo s kinematiko: Vzamemo anodo in katodo kot plošči kondenzatorja. Nanju priključimo dano napetost in s tem ustvarimo polje kjer je razdalja med anodo in katodo. Nič hudega, če ni podana. Zaradi polja na elektron deluje sila zaradi katere se začne gibati pospešeno s pospeškom Imamo enakomerno pospešeno gibanje brez začetne hitrosti in pri začetni legi , pospešujemo pa do druge plošče kondenzatorja (do razdalje ). Elektron torej doseže hitrost

se pokrajša, izrazimo in dobimo natanko isto enačbo kot po zgornjem postopku

Opomba: Navedena hitrost je 10 % svetlobne hitrosti, zato smemo uporabiti klasičen približek namesto relativističnega računa.

Naprej

Razlaga

V katodnem zaslonu sliko proizvajajo fosforji, ki sevajo rdečo, modro ali zeleno svetlobo, ko nanje priletijo elektroni s primerno energijo.

Fosforji (an.: phosphors) (to ni element fosfor (an.: phosphorus)) so spojine, ki so fosforescentne. Za vsako barvo uporabljajo drugačen fosfor. YVO4,Eu3 -> rdeča, ZnS:Cu -> zelena, ZnS:Ag -> modra. Opazimo, da ironično nobena od spojin ne vsebuje fosforja.

!!!!! Elektroni v katodni cevi morajo imeti vsaj energijo fotonov, ki jih fosforji sevajo, sicer sevanja ne bi mogli vzbuditi. Energija fotona je neposredno povezana s frekvenco elektromagnetnega valovanja (v našem primeru vidne svetlobe), ki mu foton pripada.
oz.
kjer je valovna dolžina svetlobe (najmanjša za vidno svetlobo je okoli 400 nm), je Planckova konstanta, značilna za kvantne pojave, je svetlobna hitrost v vakumu.

Energija vidnega fotona (fotona z energijo, ki ustreza valovni dolžini v vidnem spektru svetlobe).

je torej

Zapri

Privzetki

Privzeti smemo, da lahko računamo nerelativistično (ni treba upoštevati posebne teorije relativnosti).

Naprej

Konstante






0%
0%