Л. — На первый взгляд ты прав. На самом же деле твои доводы справедливы только в случае трубок небольшого диаметра, самое большее до 20 см. Потому что ты не учитываешь фактора чувствительности.
Н. — Я не понимаю, причем здесь чувства…
Л. — Нет, речь идет здесь о чувствительности отклонения — величине, которая для данной трубки показывает, на сколько миллиметров переместится пятно по экрану, когда напряжение на отклоняющих пластинах изменится на 1 в или когда отклоняющее магнитное поле изменится на 1 гс (гаусс — единица магнитной индукции).
Н. — Таким образом, если я правильно понял, чем чувствительнее трубка, том меньше необходимое напряжение (или мощность в случае магнитных полей) для получения данного перемещения пятна. А от чего же все-таки зависит чувствительность трубки с электростатическим отклонением?
Л. — В такой трубке пятно отклоняется тем больше, чем дольше электроны подвергаются действию отклоняющего поля. Следовательно, чем длиннее отклоняющие пластины, тем выше чувствительность. Точно так же, чем ближе расположены пластины одна к другой, тем больше чувствительность, так как поле интенсивнее.
Н. — Значит, можно делать трубки с очень высокой чувствительностью, используя очень длинные пластины и сокращая до минимума расстояние между ними?
Л. — Ты скоро упрешься в тупик на этом пути, ибо при малейшем отклонении электронный пучок попадет на пластины. Для полноты картины следует добавить, что отклонение уменьшается по мере увеличения скорости электронов.
Н. — Это понятно. Чем быстрее летит снаряд, тем меньше отклоняется он от своей траектории из-за земного притяжения.
Л. — И вот, так как скорость электронов зависит от напряжения на последнем аноде, при увеличении напряжения на нем отклонение уменьшается в таком же соотношении. Это очень важно.
Н. — Я четко вижу формулу, показывающую, что чувствительность S прямо пропорциональна длине пластин l и обратно пропорциональна расстоянию d между ними и анодному напряжению Ua.
Л. — Чудесно! В этой формуле не хватает только расстояния L между отклоняющими пластинами и экраном. Ведь понятно, что чувствительность увеличивается с увеличением этого расстояния, потому что для одного и того же угла отклонения перемещение пятна тем больше, чем дальше расположен экран.
Н. — Ну, это совершенно очевидно. А вот для магнитного отклонения?
Л. — Дело происходит приблизительно таким же образом. Чувствительность и здесь пропорциональна длине l отклоняющего поля, через которое проходят электроны, и расстоянию L между катушками и экраном. Чувствительность уменьшается, когда анодное напряжение Ua увеличивается, но не в том же отношении, что при электростатическом отклонении. В этом случае чувствительность обратно пропорциональна квадратному корню из величины анодного напряжения.
Н. — Иначе говоря, если напряжение увеличивается в 4 раза, то чувствительность уменьшается только в 2 раза?
Л. — Если так пойдет дальше, ты утрешь нос Лейбницу, Ньютону и Эйлеру, вместе взятым…
Н. — Однако все это мне не разъясняет, каким образом вопросы чувствительности заставляют в больших трубках отдать предпочтение способу электромагнитного отклонения.
Л. — Возьмем конкретный пример. Допустим, что у нас трубка с электростатическим отклонением с экраном диаметром 160 мм и общей длиной 55 см. Напряжение, приложенное ко второму аноду, составляет 2 500 в, а чувствительность равна 0,3 мм на вольт. Чтобы заставить пятно отклониться на весь диаметр экрана, нужно, следовательно, изменить напряжение отклоняющих пластин на 160:0,3=533 в. Пусть по мановению волшебной палочки все размеры окажутся увеличенными вдвое. У нас появится трубка, имеющая экран диаметром 320 мм, что очень недурно, и длину 110 см…
Н. — …что уже гораздо хуже.
Л. — Оставим пока в стороне вопрос о размерах. А других неудобств ты не видишь?
Н. — Честное слово, нет. Ведь чувствительность-то увеличится в таком же соотношении. В самом деле, длина пластин увеличится вдвое, что хорошо, а расстояние между ними также увеличится вдвое, что уже плохо. Матч с ничейным результатом. Но из-за того, что расстояние пластин от экрана увеличится вдвое, чувствительность в конечном результате также увеличится в 2 раза. Следовательно, при тех же 533 в мы заставим пятно переместиться по экрану, диаметр которого увеличился вдвое. Видишь, ничего не изменилось.
Л. — Да нет же, Незнайкин, изменилось. Ты просто-напросто забыл, что, удваивая диаметр экрана, мы увеличиваем в 4 раза его поверхность. И яркость его, следовательно, будет в 4 раза слабее, потому что мы его бомбардируем при помощи той же электронной пушки, скорость же электронов не увеличилась. Световой поток, полученный таким способом, будет недостаточен, когда распределится по увеличенному экрану.
Н. — Что же делать?
Л. — Нужно увеличить в 4 раза и анодное напряжение. Бри напряжении 10 000 в мы опять получим такое же количество света на квадратный сантиметр поверхности экрана.
Н. — Но если ты увеличишь в 4 раза напряжение на последнем аноде, то чувствительность уменьшится также в 4 раза!
Л. — В этом-то вся трагедия. Значит, нам нужно будет для осуществления развертки на весь экран подать громадное напряжение — в 2132 в!
Н. — А, может быть, дело пошло бы лучше при электромагнитном отклонении?
Л. — Несомненно, так как и в этом случае нужно было бы увеличить анодное напряжение в 4 раза для поддержания той же яркости изображения. Но при этом чувствительность уменьшится только в 2 раза, как мы уже говорили. Следовательно, увеличение необходимой для отклонения мощности будет лежать в разумных границах.
Н. — Итак, да здравствует магнитное поле! Но все же это не решает вопроса габаритов.
Л. — Нет, решает. Ведь в электростатических трубках отклонение пучка ограничено углом примерно 20° по отношению к оси, что приводит к длинным трубкам. В случае же магнитного отклонения можно превысить этот угол почти в 3 раза (рис. 26), что дает возможность применять значительно более короткие трубки.
Н. — Вот я и готов вступить в ОЗРТЭО.
Л. — Что это за научное общество?
Н. — Это Объединение За Распространение Трубок с Электромагнитным Отклонением…
Беседа пятая
ПИЛЫ ДЛЯ РЕЗКИ ВРЕМЕНИ
Теперь, когда электронно-лучевая трубка не является для Незнайкина чем-то непонятным, Любознайкин изложит ему способы создания отклоняющих напряжений. Используемые как при передаче, так и при приеме, они обеспечивают развертку изображений. Какова должна быть их форма? Как их получать? Вот основные вопросы этой беседы, во время которой наши приятели обсудят следующие темы: пилообразные напряжения; их формирование с помощью механического устройства; вокруг света за два часа; заряд и разряд конденсатора; постоянная времени; экспоненциальная кривая; генератор развертки на неоновой лампе.
Любознайкин. — В чем дело, Незнайкин? Почему это у тебя сегодня такой торжественный и в то же время полный ложной скромности вид?