一、概             述

電子書演示器采用JG-4充氣型靜電偏轉(zhuǎn)陰極射線演示管（簡稱電子束管）。當(dāng)管子各電極加上工作電壓之后，自陰極射出的具有一定能量的電子束，使管內(nèi)的惰性氣體電離發(fā)光，形成細而明亮的光束，顯示了電子束的徑跡，該儀器的一側(cè)裝有小黑板，可不用暗室進行教學(xué)演示實驗，本儀器的主要用途為：（1）演示加速后的電子，在沒有外來電場或磁場的作用時，按直線運動。（2）觀察電子束在電場力的作用下發(fā)生的偏轉(zhuǎn)。（3）觀察電子束在磁場中所受的洛侖茲力。（4）說明熱電子發(fā)射現(xiàn)象等。該儀器還具有價格低廉，體積小，重量輕，使用方便，安全可靠等優(yōu)點。

              二、技  術(shù)  指  標(biāo)

  1、加速極電壓          0～200伏           連續(xù)可調(diào)

  2、偏轉(zhuǎn)板電壓

                        電壓幅度      0～40伏連續(xù)可調(diào)

                         電壓方向     上正、斷路、下正三檔

  3、電源                220V±10%   50Hz

  4、功率消耗            小于8瓦

  5、連續(xù)工作時間         一小時

  6、使用環(huán)境條件：

                      溫  度    0～＋40℃

                       相對濕度   不大于90%（40℃）

  7、外形尺寸          約21×14×21㎝

  8、重量             約1.5公斤

                     面 板 控 制 器

  1、開（S1）儀器電源開關(guān)，當(dāng)此開關(guān)扳向“開”時，電子束管燈絲有暗紅光出現(xiàn)，說明儀器已接通電源。

   2、加速極電壓（RP1）加速極電壓（加速極與陰極間的電壓）幅度控制電位器。逆時針旋轉(zhuǎn)到底，加速極電壓為零，順時針旋轉(zhuǎn)到底，加速極電壓高約為200伏，電子束的徑跡亮。使用時，調(diào)節(jié)加速極電壓到一定值，使陰極射線形成一束可見光跡即可。

   3、偏轉(zhuǎn)板電壓（RP2）控制兩偏轉(zhuǎn)板電壓幅度的電位器。順時針旋轉(zhuǎn)，兩偏轉(zhuǎn)板電壓增大，則電子束偏轉(zhuǎn)角度增大。

4、偏轉(zhuǎn)板電壓方向開關(guān)（S2）開關(guān)向上扳動時（上正），上偏轉(zhuǎn)極電勢高于下偏轉(zhuǎn)板，電子束向上偏轉(zhuǎn)。開關(guān)向下扳動時（下正），下偏轉(zhuǎn)板電勢高于上偏轉(zhuǎn)板，電子束則向偏轉(zhuǎn)。開關(guān)在“斷路”位置時，則電子束沿直線進行。（因電子束管不用屏蔽罩，本儀器變壓器的漏磁，地磁對電子束的直線進行有一定的影響）

            三、工作原理

電子束演示器由電子束管，作為背景的小黑板，控制及電源組合三個部分組成。

電子束管形似示波管，但結(jié)構(gòu)比較特殊，陰極與絲極聯(lián)合在一起，工作時，陰極被燈絲加熱而發(fā)射電子，這些逸出陰極作布朗運動的電子，受到加速極（陽極）電場力作用作定向的運動，穿過圓柱筒形的控制極上的小孔，形成電子束，控制極是和陰極連在一起的。因為該管子無專門的第二陽極（聚焦陽極），經(jīng)過加速極的圓小孔的電子束，又會逐漸發(fā)散開來，（散焦）。該管內(nèi)的一對偏轉(zhuǎn)板，除了演示電子在電場作用下的偏轉(zhuǎn)運動外，還起了使電子束會聚（聚焦）的作用，如使兩偏轉(zhuǎn)板的電位低于加速極電勢約30伏，則聚焦?fàn)顟B(tài)jia。

電子束本身憑肉眼看不到的，該管抽真空后，充入一定壓強的混合惰性氣體，電子受到加速極電場力的作用，具有一定的能量，在它前進的路程中，與惰性氣體分子碰撞，使氣體電離，產(chǎn)生輝光放電而產(chǎn)生綠光，這樣就能在電子所經(jīng)過的路徑上看到光跡。

在沒有外來磁場或電場的作用。電子束是按直線進行的，如果我們把電子束管按管的軸線沿水平方向放置，用一蹄形磁鐵，N極朝向讀者，S極朝向里面自上而下靠近電子束管，則電子在磁場中受到磁場力（洛侖茲力）的作用電子向下方向偏轉(zhuǎn)（見圖一）（電子受磁場作用的方向與磁力線方向，電子流的方向關(guān)系可用左手定則確定，必須注意電子運動方向自左向右，即電流方向自右向左）。

電子束管內(nèi)還裝有一對偏轉(zhuǎn)板，在偏轉(zhuǎn)板上加上一定的電壓（本儀器演示時兩偏轉(zhuǎn)板的電勢差連續(xù)調(diào)節(jié)范圍0～±40伏）可以觀察電子在電場力作用下的偏轉(zhuǎn)運動，當(dāng)偏轉(zhuǎn)板電壓方向開關(guān)（S2）向上扳動時（上正）上偏轉(zhuǎn)板上的電勢高于下偏轉(zhuǎn)板的電勢，因電子帶負電，在電場力作用下，運動徑跡向上偏轉(zhuǎn)，當(dāng)開關(guān)（S2）扳向“下正”位置時，電子運動徑跡向下偏轉(zhuǎn)，電子在兩偏轉(zhuǎn)板的空間內(nèi)的運動為一拋物線，在離開偏轉(zhuǎn)板間的電場后，則為一直線運動。此直線的偏轉(zhuǎn)角的大小與偏轉(zhuǎn)板上所加電壓成正比，與電子運動速度平方成反比，也就是說與加速極電壓成反比。

電子束演示器的電路見電原理，主要由電源變壓器T1、V1～4組成的橋式整流電路，π形濾波電路，加速極電壓控制電位器RP1，及偏轉(zhuǎn)板電壓電路等組成。偏轉(zhuǎn)板電壓采用加速極電壓同一直流電源，經(jīng)分壓后供給。

四、使  用  方  法

     裝上演示管，演示管座缺口朝下，使上偏轉(zhuǎn)板在上面，且與水平面平行把演示管固定在支架上，裝上小黑板（用二螺釘擰緊）把加速極電壓電位器（RP1）逆時針旋到底，偏轉(zhuǎn)板電壓電位器（RP2）逆時針旋到底偏轉(zhuǎn)板電壓方向開關(guān)（S2）置于“斷路”位置。插上電源，把電源開關(guān)扳到“開”位置，演示管燈絲發(fā)出暗紅光預(yù)熱5分鐘后，順時針方向旋轉(zhuǎn)加速極電壓電位器（RP1）使演示管出現(xiàn)細亮的綠素光束（電子束是看不到顏色的，是電子受到加速極電場力的作用與惰性氣體產(chǎn)生碰撞，使氣體電離，產(chǎn)生輝光放電）。

實驗一  觀察電子束在電場中的偏轉(zhuǎn)

     將電子束偏轉(zhuǎn)板電壓方向開關(guān)扳到“上正”位置，順時針方向旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)板電壓電位器（RP2），電子束則向上偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)板之間電壓越大，則電子束偏轉(zhuǎn)的角度也越大。如將電子束偏轉(zhuǎn)板電壓方向開關(guān)扳到“下正”位置，電子束則向下偏轉(zhuǎn)。如果保持偏轉(zhuǎn)板的電壓大小不變，改變加速極的電壓，可以看到加速極的電壓減小，則電子束偏轉(zhuǎn)的角度反而增大，這是因為加速極電壓低，則電子的水平方向速度變小，電子在偏轉(zhuǎn)板中受電場力作用的時間加長，所以偏轉(zhuǎn)的角度增大。但此時電子束的徑跡輝度變暗。

          實驗二   觀察電子束在磁場中所受的洛侖茲力

將電子束偏轉(zhuǎn)板電壓方向開關(guān)扳到“斷路”位置，將磁鐵靠近演示管，則電子受到洛侖茲力作用產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)方向可用左手定則確定之（電子流方向與電流方向相反）

此外該演示管還可說明熱電子發(fā)射及電子束按直線進行諸現(xiàn)象。

          五、注  意  事   項

1、演示管系充氣的管子，陰極發(fā)射電子的同時，受到惰性氣體電離的正離子的轟擊，所以管子的壽命較短，為延長演示管的使用壽命，儀器使用前，一定要把加速極電壓旋轉(zhuǎn)逆時針旋到底。預(yù)熱五分鐘后，再順時針轉(zhuǎn)動加速極電壓旋鈕，旋到底，供學(xué)生觀察，暫時不觀察時，應(yīng)將加速極電壓旋鈕逆時針轉(zhuǎn)到底，待需觀察時，再加上加速極電壓。儀器使用結(jié)束時，先把加速極電壓電位器旋鈕逆時針旋到底，偏轉(zhuǎn)板電壓電位器逆時針方向旋到底，電子束偏轉(zhuǎn)板電壓方向開關(guān)扳到“斷路”位置。

2、儀器應(yīng)存放在陰涼、干燥、通風(fēng)的地方，存放滿半年。必須開機一次，開機時間為一小時，開機時可不裝演示管