Незнайкин. — Из-за этого проклятого телевидения у меня бессонница! Сотни вопросов теснятся в голове, так что она чуть не треснет. Я поторопился опять с тобой встретиться, чтобы спросить, какова форма напряжений, прикладываемых к вертикально и горизонтально отклоняющим электродам? Как они образуются? Какова их амплитуда? Каким образом они синхронизируются? Почему…
Любознайкин. — Ради бога, остановись! Я постараюсь удовлетворить твою жажду знаний, но нужно идти по порядку.
В последний раз мы рассмотрели трубку с электростатической фокусировкой и отклонением. В настоящее время она в основном применяется в измерительных приборах, известных под названием электронных осциллоскопов (осциллографов). В телевидении же она если и применяется, то только для получения небольших изображений. А как только диаметр экрана достигает или превышает двадцать сантиметров, отдают предпочтение трубкам, в которых электроны управляются магнитными полями.
Н. — Я задаю себе вопрос: каким образом? Электрон имеет некоторый отрицательный электрический заряд, и, исходя из этого, тела, заряженные положительно (такие, как анод), притягивают его, а заряженные отрицательно — отталкивают. Но какое действие может оказать магнитное поле на движущийся электрон?
Л. — Если бы можно было сделать электрон неподвижным, он был бы похож на то, что ты себе представляешь: носитель электрического отрицательного заряда и больше ничего. Но как только электрон оказывается в движении, он порождает магнитное поле.
Н. — Ты никогда об этом не говорил. В свое время ты объяснил, что электрический ток создает вокруг проводника магнитное поле, образованное из замкнутых круговых линий, центром которых является проводник.
Л. — Бедняга, бессонницы решительно тебе не помогают. Потому что, в конце концов, что такое электрический ток, как не поток электронов?!
Н. — Правильно, диод меня возьми! Ты, конечно, прав, не проводник, а электроны, в нем циркулирующие, порождают магнитное поле. В общем можно сказать: где есть электричество в движении, там есть и магнетизм.
Л. — Разве не то же происходит в случае радиоволн, которые представляют собой замкнутые пучки магнитных линий, окруженные электрическими полями, и которые распространяются с волшебной скоростью света…
Н. — Следовательно, когда электрон совершает «сальто», ведущее его от катода через отверстия управляющего электрода и анодов по направлению к люминесцирующему экрану, его также сопровождает замкнутое магнитное поле, центром которого он является?
Л. — Безусловно. И обрати внимание, что линии электрического поля идут радиально от электрона во всех направлениях и благодаря этому перпендикулярны линиям своего магнитного поля (рис. 18). Я сообщу тебе очень полезный секрет: во всех случаях линии электрического и магнитного полей, возникших благодаря одной и той же причине, взаимно пересекаются во всех точках под прямыми углами.
Рис. 18. Поля, создаваемые движущимся электроном.
а — магнитное поле электрона, перемещающегося сверху вниз; б — электрическое (сплошными стрелками) и магнитное (пунктиром) поля электрона, перемещающегося в направлении глаза читателя перпендикулярно к плоскости рисунка.
Н. — А как ведут себя в присутствии друг друга два магнитных поля, порождаемых различными причинами?
Л. — Ты это прекрасно знаешь, Незнайкин. Когда ты приближаешь два магнита один к другому…
Н. — …они притягиваются, когда это противоположные полюсы. Но если сближают оба северных или же оба южных полюса, то магниты отталкиваются (рис. 19). Дело происходит так же, как в электрических зарядах.
Рис. 19. Взаимодействие двух магнитов.
а — притягивание разноименных полюсов магнитов; б — отталкивание одноименных полюсов.
Л. — Отсюда можно сделать вывод, что параллельные магнитные линии одинакового направления отталкиваются, а противоположного — притягиваются.
Н. — И у тебя хватает нахальства говорить о «параллельных» линиях, когда речь идет о кривых!
Л. — Не будь таким прямолинейным, Незнайкин. Ведь ты прекрасно понял, что я хотел сказать.
Н. — Да, да, я отлично понял. Твои магнитные линии, как два человеческих существа: чем меньше они видятся, тем лучше. Но как только они попытаются вместе пройти по дороге, так начинают ссориться…
Л. — Раз это для тебя так ясно, тебе будет легко понять способ магнитного отклонения электронного пучка.
Н. — Я думаю, что достаточно взять магнит в виде подковы и поместить между его полюсами электронно-лучевую трубку, чтобы электроны попали в его магнитное поле.
Л. — Поздравляю. А в каком направлении электроны будут отклоняться под действием магнитного поля?
Н. — Ну, конечно, они будут притягиваться одним из его полюсов и отталкиваться другим.
Л. — Какое невежество!!! Как ты мог сказать такую несусветную чепуху?.. Вот опасность непродуманных аналогий! Однако ты должен был бы задуматься после того, как я объяснил, что электрическое и магнитное поля во всех точках перпендикулярны друг другу.
Н. — Не станешь же ты утверждать, что электрон будет отклоняться в направлении, перпендикулярном магнитным линиям?
Л. — Я просто хочу, чтобы ты потрудился логически рассуждать. Чтобы представить все нагляднее, я рисую трубку не совсем обычным образом: я делаю разрез ее колбы на уровне магнита (рис. 20). Глаз помещен со стороны люминесцирующего экрана, так что взгляд направлен вдоль оси трубки на катод. Маленькая черная точка в центре трубки — это электрон, который, направляясь из глубины, устремляется к нам.
Рис. 20. Принцип магнитного отклонения.
1 — электронно-лучевая трубка; 2 — магнит.
Н. — Теперь, когда декорации размещены, а главный персонаж на месте, действие может, начинаться.
Л. — Мы присутствуем, таким образом, при конфликте двух сил, представленных, с одной стороны, полем магнита (параллельные силовые линии), а с другой — полем движущегося электрона. Оно состоит из замкнутых круговых линий. Каково же будет взаимодействие этих полей?
Н. — Справа и слева окружность пересекают под более или менее прямым углом параллельные линии поля, созданного магнитом. Следовательно, там взаимодействие отсутствует. Но внизу и наверху будет явное проявление симпатий и антипатий. Вверху направление линий обоих полей противоположно; следовательно, они будут притягиваться. Внизу, наоборот, линии идут в том же направлении. Значит, они будут отталкиваться.
Л. — И какой же результат этих сентиментальных конфликтов?