3B SCIENTIFIC® PHYSICS
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1. 18521371 O 00 0 O 0 300V 0 50V Br O ee 4 12 V 18481350 1433000 CETTE 0 500V 0 50V 0 8V 0 12V Fig 4 Resoluci n en el tiempo de una tensi n alterna izquierda con fuente de alimentaci n U8521371 y generador de funciones U21015 derecha con fuente de alimentaci n U33000 y generador de funciones U21015 18521371 O 00D er 133000 Les 0 500V 0 50 V 0 8V 0 12 V U21015 U21015 O es 0 300V 0 50V 4 12V nr 18481350 18481350 C et o U21015 U21015 Fig 5 Figuras de Lissajous izquierda con fuente de alimentaci n U8521371 y 2x generador de funciones U21015 derecha con fuente de alimentaci n U33000 y 2x generador de funciones U21015 Elwe Didactic GmbH Steinfelsstr 6 08248 Klingenthal Alemania www elwedidactic com 3B Scientific GmbH Rudorffweg 8 21031 Hamburgo Alemania www 3bscientific com Se reservan las modificaciones t cnicas O Copyright 2008 3B Scientific GmbH 3B SCIENTIFIC PHYSICS D Oscilosc pio did tico U8481350 Instru es para o uso 01 08 CW ALF On E Y ON a 1 Indicac es de seguranca O oscilosc pio did tico2. 21031 Amburgo Germania www 3bscientific com Con riserva di modifiche tecniche O Copyright 2008 3B Scientific GmbH 3B SCIENTIFIC PHYSICS D Osciloscopio did ctico U8481350 Instrucciones de uso 01 08 CW ALF On e un 1 Advertencias de seguridad El osciloscopio did ctico se activa parcialmente con tensiones superiores a los 60 V e El cableado se debe realizar con la alimentaci n de red apagada e Se deben utilizar cables de seguridad e Como el tubo de vidrio est evacuado se corre el peligro de implosi n e El tubo no se debe golpear o exponer a esfuerzos mec nicos El funcionamiento del aparato en colegios e instituciones de formaci n debe estar supervisado siempre por personal especializado y responsable Entradas 1 Tensi n del nodo 2 Tensi n del c todo 3 Tensi n del anillo de Wehnelt Tensi n del filamento Tensi n del filamento Tierra de protecci n Placa de desviaci n izquierda Placa de desviaci n derecha JOS Us Salidas 9 Generador de dientes de sierra 10 Generador de dientes de sierra 11 Bobinas de desviaci n 12 Im n anular cubierto por la bobina de desviaci n 13 Tubo de Braun 14 Anillo met lico 15 Ajuste burdo de la frecuencia de dientes de sierra 16 Ajuste fino de la frecuencia de dientes de sierra 2 Descripci n Con el osciloscopio did ctico se puede demostrar la desviaci n de un rayo de electrones por medio de ca
3. nals aus dem Funktionsgenerator bereinstimmt e Mit der Feineinstellung die Frequenz suchen bei der ein scheinbar stehendes Bild erscheint wel ches eine Schwingungsperiode zeigt Bei welchen S gezahnfrequenzen erscheint ebenfalls ein stehendes Bild 5 4 Lissajous Figuren Zus tzlich ben tigte Ger te 1 Funktionsgenerator 50 Q wenn m glich mit Ver st rker und 1 AC Netzger t oder 2 Funktionsgenera toren e Beschaltung gem Fig 5 vornehmen e Eine Spule nach innen weisend mit horizontal ausgerichteter Achse am Metallring montieren e Eing nge gr n gelb mit dem AC Netzger t oder dem zweiten Funktionsgenerator eingestellt auf eine 50 Hz Sinusspannung verbinden Amplitude so w hlen dass der auf dem Schirm erscheinende Strich etwa halb so lang ist wie der Durchmesser des Schirms e Mit dem Ringmagnet den Strich mittig und hori zontal ausrichten e Eine weitere Spule nach innen weisend mit verti kal ausgerichteter Achse am Metallring montie ren e Eing nge gr n gelb mit dem ersten Funktions generator eingestellt auf eine 50 Hz Sinusspannung verbinden 18521371 O 00 O O ee 0 300V 0 50V 4 12V ali T o D Lo Pr 18481350 Es erscheint eine Ellipse die sich je nachdem wie gut die Frequenzen der Eingangssignale bereinstimmen langsamer oder schneller verformt Dabei wird pro Zyklus zweimal die Form einer geneigten
4. 18521371 und U33000 welche all diese Spannungen werden k nnen Der Generator liefert S gezahnspan nungen im Frequenzbereich von 3 5 bis 650 Hz mit einer Amplitude von 100 V bezogen auf das Anoden potential R hre 17 Ablenkplatten 18 Anode 19 Wehneltzylinder 20 Kathode 21 Heizung 22 Leuchtschirm 21 20 zur Verf gung stellen e Netzger t ausschalten e Eing nge des Lehroszilloskops mit den Ausg ngen des Netzger ts gem den angegebenen Span nungen verbinden e Spannungsregler so einstellen dass die Grenzwer te nicht berschritten werden e Netzger t einschalten Nach 10 30 s erscheint auf dem Leuchtschirm ein gr ner Fleck der den auftreffenden Elektronenstrahl markiert Um die R hre f r didaktische Zwecke m g lichst einfach und bersichtlich zu halten wurde auf zus tzliche Einrichtung zur Nachbeschleunigung und Fokussierung des Strahls verzichtet Aus diesem Grund kann der Strahl in der Regel nicht so scharf wie in messtechnischen Oszilloskopen fokussiert werden e Wehneltspannung variieren bis der Fleck seine minimale Ausdehnung erreicht Der Elektronenstrahl ist auch in der R hre als r tli cher Faden sichtbar jedoch aufgrund der geringen Helligkeit nur im abgedunkelten Raum 4 2 Ablenkeinrichtungen 4 2 1 Elektrische Ablenkung ber die in der R hre befindlichen Ablenkplatten kann der Elektronenstrahl durch anlegen einer Span nung von max 100 V horizontal abgele
5. 50V 4 12V nr 18481350 18481350 1421015 121015 Fig 5 Generating Lissajous figures left with power supply U8521371 and 2x function generator U21015 right with power supply U33000 and 2x function generator U21015 Elwe Didactic GmbH Steinfelsstr 6 08248 Klingenthal Germany www elwedidactic com 3B Scientific GmbH Rudorffweg 8 21031 Hamburg Germany www 3bscientific com Subject to technical amendments Copyright 2008 3B Scientific GmbH 3B SCIENTIFIC PHYSICS D Oscilloscope didactique U8481350 Instructions d utilisation 01 08 CW ALF On E Y ON a 1 Consignes de s curit L oscilloscope didactique est aliment avec des ten sions d passant parfois 60 V e Ne proc dez des c blages que lorsque l alimen tation est teinte e Utilisez des c bles de s curit Comme le tube en verre est sous vide il y a risque d implosion e N exposez pas le tube des chocs ni des charges m caniques Dans les coles et les tablissements de formation l utilisation de l appareil doit tre surveill e par un personnel form Entr es Tension anodique Tension cathodique Tension Wehnelt Tension de chauffage 0 Tension de chauffage Terre Plaque de d viation gauche Plaque de d viation droite ONaDUBWN Sorties 9 G n rateur d impulsions en dents de scie 10 G n rateur
6. in dessen Hals sich im Abstand von etwa einem hal ben Zentimeter eine Gl hkathode und eine Anode in Form einer Lochscheibe befinden Die aus der Katho de tretenden Elektronen werden zur Anode hin be schleunigt wobei ein Teil das Loch durchquert und einen Strahl formt der auf den Leuchtschirm aus Zinksilikat auftrifft und dort gr ne Fluoreszenz her vorruft Die Fokussierung des Strahls erfolgt einerseits ber den die Kathode umgebenden Wehneltzylinder der gegen die Kathode auf einem negativen Potential liegt Andererseits ist die R hre mit Neon unter einem Druck von 0 01 Torr gef llt das den Strahl durch Gaskonstriktion b ndelt und gleichzeitig sichtbar macht Es befinden sich weiterhin zwei gegen berliegende parallel zum Strahl ausgerichtete Ablenkplatten in der R hre die an den integrierten S gezahngenerator oder eine externe Spannungsquelle angeschlossen 19 Fig 1 Braun sche R hre 3 Technische Daten Anodenspannung 250 V DC Anodenstrom max 1 mA Heizspannung 6 8 V AC DC Wehneltspannung 50 0 V DC Gr e d Ablenkplatten 12 x 20 mm Plattenabstand 14 mm Ablenkspulen 300 300 Wdg R 4 20 L 6mH S gezahnspannungen V 100 V f 3 5 650 Hz 4 Bedienung 4 1 Inbetriebnahme Zur Stromversorgung des Lehroszilloskops werden Netzger te ben tigt die die folgenden Spannungen liefern 250 V DC 0 50 V DC regelbar 6 8 V DC regelbar Hierf r eignen sich besonders die Netzger te
7. infine salta indietro Attenzione La tensione a dente di sega si riferisce ad un potenziale anodico di 250 V Con il regolatore superiore si accende il generatore e si esegue la macroregolazione della frequenza La microregolazione si effettua con il regolatore inferiore 5 Esempi di esperimenti 5 1 Deflessione elettrica del fascio elettronico e Cablare il tubo come indicato nella fig 2 e Spegnere dell oscilloscopio didattico e Collegare le piastre di deflessione all uscita del generatore a dente di sega l alimentazione e Regolare il fascio elettronico sul bordo sinistro dello schermo fluorescente circa 1 cm di distanza e Impostare la macroregolazione della frequenza a dente di sega al livello pi basso seconda posizione da sinistra e Accendere l alimentazione Il punto fluorescente compare sullo schermo dopo 10 30 s Si sposta periodicamente da sinistra a destra e Con l ausilio della microregolazione diminuire eventualmente la frequenza in modo da potere seguire chiaramente lo spostamento del punto 5 2 Deflessione magnetica del fascio elettronico e Cablare il tubo come indicato nella fig 3 e Fissare una bobina all anello metallico e Effettuare i collegamenti l alimentatore CC della bobina con e Regolare il fascio elettronico al centro dello schermo fluorescente e Accendere l alimentatore CC e modificare la corrente della bobina Il fascio viene deviato verticalmente r
8. rculo As ya se podr n observar las figuras de Lissajous m s sencillas Las formas de las mismas dependen de las relaciones de las frecuencias y de los desfases entre las ondas Generado por una leve desviaci n de la frecuencia con respecto a la frecuencia nominal de ambos generadores por lo general es suficiente la falta de precisi n de los aparatos se observa un desfase que se mueve autom ticamente y hace que se observen todas las figuras correspondientes a una determinada relaci n de frecuencias e Se ajusta la frecuencia del primer generador de frecuencia en un m ltiplo de la frecuencia horizontal 50 HZ Se deben observar las figuras de Lissajous para las relaciones de frecuencia 2 1 3 1 4 1 e Otras figuras de Lissajous se observan con fracciones de enteros de la frecuencia horizontal p ej 3 2 75 Hz 4 3 66 7 Hz 0 500V 0 50V 0 8V PP e PE U8481350 Fig 2 Desviaci n el ctrica de los electrones izquierda con fuente de alimentaci n U8521371 derecha con fuente de alimentaci n U33000 18521371 Et 0 300V 0 50V O 00 GC 4 12 V 4 U33000 18481350 Fig 3 Desviaci n magn tica del rayo de electrones izquierda con fuente de alimentaci n U8521371 y fuente de alimentaci n U33020 derecha con fuente de alimentaci n U33000
9. Cathode 21 Heater 22 Fluorescent screen 20 e Turn off the power supply e Connect the inputs of the demonstration oscillo scope to the outputs of the power supply that supply the specified voltages e Adjust the voltage so as to not to exceed the lim its e Turn on the power supply After 10 30 sec a green spot appears on the fluores cent screen which denotes where the electron beam is hitting the screen In order to keep the tube as simple and clear as possible for educational purposes it was decided to do without additional apparatus for secondary acceleration and focusing of the beam For this reason it is not usually possible to focus the beam to the sharpness seen in conventional oscillo scopes e Vary the Wehnelt voltage until the spot reaches its minimum dimensions The electron beam is visible as a reddish thread inside the tube but only in a darkened room because of its low intensity 4 2 Deflecting apparatus 4 2 1 Electrical deflection Using the deflecting plates located inside the tube the electron beam can be deflected horizontally by applying a voltage of up to 100 V For most applica tions a saw tooth generator is used to supply this voltage In this case the beam goes from left to right and then quickly flicks back again This is repeated at a fixed frequency that can be adjusted By this means it is possible to display vertical deflections that are also periodic such as an alternat
10. Endwert ansteigt bzw abf llt und anschlie Bend zur ckspringt Vorsicht Die S gezahnspannung bezieht sich auf das Anodenpotential von 250 V Am oberen Regler wird der Generator eingeschaltet und die Grobeinstellung der Frequenz vorgenommen Die Feineinstellung erfolg am unteren Regler 5 Versuchsbeispiele 5 1 Elektrische Ablenkung des Elektronenstrahls e Beschaltung gem Fig 2 vornehmen e Spannungsversorgung des Lehroszilloskops ab schalten e Ablenkplatten mit dem Ausgang des S gezahnge nerators verbinden e Elektronenstrahl an den linken Rand ca 1 cm Abstand des Leuchtschirms justieren e Grobeinstellung der S gezahnfrequenz auf kleins te Stufe zweite Position von links setzen e Spannungsversorgung einschalten Der Leuchtpunkt erscheint nach 10 30 s auf dem Schirm Er wandert periodisch von links nach rechts e Mithilfe der Feineinstellung die Frequenz ggf so herunterregeln dass das Wandern des Punktes klar zu verfolgen ist 5 2 Magnetische Ablenkung des Elektronenstrahls e Beschaltung gem Fig 3 vornehmen e Eine Spule an dem Metallring befestigen e Anschl sse der Spule mit dem DC Netzger t ver binden e Elektronenstrahl auf die Mitte des Leuchtschirms justieren e DC Netzger t einschalten und Spulenstrom variie ren Der Strahl wird senkrecht zu Flug und Magnetfeld richtung abgelenkt e Polarit t Ausrichtung der Spule und durchflosse ne Windungszahl ver ndern
11. O O es 0 300V 0 50V 4 12V pes O 18481350 18481350 Fig 4 Zeitliche Aufl sung einer Wechselspannung links mit Netzger t U8521371 und Funktionsgenerator U21015 rechts mit Netzger t U33000 und Funktionsgenerator U21015 18521371 O zoo U33000 0 500 V 0 50 V 0 8V 0 12 V Les eee U21015 U21015 O es 0 300V 0 50V 4 12V nr 18481350 18481350 U21015 U21015 Fig 5 Erzeugung von Lissajous Figuren links mit Netzger t U8521371 und 2x Funktionsgenerator U21015 rechts mit Netz ger t U33000 und 2x Funktionsgenerator U21015 Elwe Didactic GmbH Steinfelsstr 6 08248 Klingenthal Deutschland www elwedidactic com 3B Scientific GmbH Rudorffweg 8 21031 Hamburg Deutschland www 3bscientific com Technische Anderungen vorbehalten O Copyright 2008 3B Scientific GmbH 3B SCIENTIFIC PHYSICS D Demonstration oscilloscope U8481350 Instruction sheet 01 08 CW ALF On UN 1 Safety instructions The demonstration oscilloscope is operated with volt ages some of which are above 60 V e Always turn off power supply before making con nections e Use safety leads Since the glass tube is evacuated there is an impl
12. d une tension alter native gauche avec alimentation U8521371 et g n rateur de fonctions U21015 droite avec alimentation U33000 et g n rateur de fonctions U21015 18521371 O O O 0 300V 0 50V 4 12V nr eo U21015 eee U33000 Les 0 500 V 0 50 V 0 8V 0 12 V oo U21015 U8481350 U21015 U8481350 U21015 Fig 5 Figures de Lissajous gauche avec alimentation U8521371 et 2x g n rateur de fonctions U21015 droite avec alimentation U33000 et 2x g n rateur de fonctions U21015 Elwe Didactic GmbH Steinfelsstrasse 6 08248 Klingenthal Allemagne www elwedidactic com 3B Scientific GmbH Rudorffweg 8 21031 Hambourg Allemagne www 3bscientific com Sous r serve de modifications techniques Copyright 2008 3B Scientific GmbH 3B SCIENTIFIC PHYSICS Oscilloscopio didattico U8481350 Istruzioni per l uso 01 08 CW ALF DU E yn a 1 Norme di sicurezza Poscilloscopio didattico viene utilizzato in parte con tensioni superiori a 60 V e Eseguire il spento cablaggio solo con alimentatore e Utilizzare i cavi di sicurezza Poich il tubo di vetro sotto vuoto sussiste il pericolo di implosione e Non espor
13. dentes de serra coincide com a frequ ncia do sinal de entrada do gerador de fun es e Procurar com o ajuste fino a frequ ncia na qual aparece uma imagem aparentemente estacion ria que mostra um per odo de oscila o A qual freq ncia em dentes de serra surge tamb m uma imagem 5 4 Figuras de Lissajous Aparelhos adicionalmente necess rios 1 gerador de fun es 50 Q se poss vel com amplificador e 1 aparelho de alimentac o em rede AC ou 2 geradores de freqii ncia e Efetuar a conex o do tubo conforme a fig 5 e Montar uma bobina no anel de metal virada para dentro com o eixo orientado horizontalmente e Conectar as entradas verde amarela com o aparelho de alimenta o el trica AC ou com o segundo gerador de fun es ajustado numa tens o sinodal de 50 Hz Selecionar a amplitude de modo que a linha que aparece seja aproximadamente equivalente metade do di metro da tela e Ajustar a linha no meio e horizontalmente com o m em anel e Montar mais uma bobina no anel de metal virada para dentro com o eixo orientado verticalmente e Conectar as entradas verde amarela com o primeiro gerador de fun es ajustado numa tens o sinodal de 50 Hz 18521371 O 00 0 O O es 0 300V 0 50V 4 12V a Etr e mK D my D C PE U8481350 Surge uma elipse que conforme o grau de coincid ncia das freq ncias do sinal de entrada se deform
14. espiras eletrificadas e observar os efeitos 5 3 Resolu o temporal de uma tens o alternada Aparelhos adicionalmente necess rios 1 gerador de fun es 50 Q se poss vel com amplificador ou aparelho de alimenta o AC opcional 1 mult metro com medidor de frequ ncia tens o m xima m n de 150 V e Efetuar a conex o do tubo conforme a fig 4 e Seguir as instru es da experi ncia 5 1 por m n o reduzir a frequ ncia e posicionar o ajuste grosseiro no n vel m dio Caso exista um mult metro capaz de contar frequ ncias conecta lo s sa das do gerador de dentes de serra antes de ligar a alimenta o el trica paralelamente s placas de desvio cuidado a tens o em dentes de serra perigosa ao contato e Fixar uma bobina no anel de metal e Conectar as sa das da bobina com o gerador de fun es se poss vel com o amplificador e Ajustar uma freq ncia entre 30 e 100 Hz no gerador de fun es O feixe desviado durante seu movimento da esquerda para a direita verticalmente para a beira direita e Caso necess rio aumentar a tens o de sa da para obter um desvio maior Por causa da r pida repeti o a forma da corrente alternada dificilmente reconhec vel sendo que a medi o em geral n o inicia num ponto fixo dentro do per odo com fase fixa e portanto superp e in meras imagens deslocadas umas em rela o s outras Esse problema n o ocorre quando a frequ ncia em
15. le courant traverse les 600 spires Le faisceau est d vi sur la droite perpendiculairement au champ magn tique et au sens du d placement Si les bobines sont orient es vers l int rieur de faibles courants de quelques milliamp res se font d j ressentir 4 2 3 Ajustage du faisceau Sur le porte tube central un aimant torique mobile peut tre r gl l aide d une vis Lorsque la d viation est d sactiv e il permet d ajuster le faisceau sur le point d sir de l cran 4 3 G n rateur d impulsions en dents de scie Les sorties du g n rateur se trouvent sous le point de fixation arri re du tube U et U Une tension en dents de scie souvent appel e rampe est une tension p riodique modifi e dans le temps qui monte ou qui descend d une valeur initiale une valeur finale en suivant une courbe lin aire puis qui repasse son point de d part Prudence La tension en dents de scie se r f re au potentiel anodique de 250 V Le r gulateur sup rieur permet d allumer le g n ra teur et de proc der un r glage approximatif de la fr quence Le r glage fin a lieu avec le r gulateur inf rieur 5 Exemples d exp riences 5 1 D viation lectrique du faisceau lectronique e Proc dez au c blage du tube comme le montre la figure 2 e D sactivez l alimentation tension de l oscillos cope e Reliez les plaques de d viation la sortie du g n rateur e Ajustez le faisceau au bor
16. und Auswirkungen beobachten 5 3 Zeitliche Aufl sung einer Wechselspannung Zus tzlich ben tigte Ger te 1 Funktionsgenerator 50 Q wenn m glich mit Ver st rker oder AC Netzger t optional 1 Multimeter mit Frequenzmesser Maximal spannung min 150 V e Beschaltung gem Fig 4 vornehmen e Den Anweisungen aus Versuch 5 1 folgen Fre quenz jedoch nicht herunterregeln und Grobein stellung auf die mittlere Stufe setzen Falls ein frequenzz hlendes Multimeter vorhanden ist die ses vor dem Einschalten der Spannungsversor gung parallel zu den Ablenkplatten an die Aus g nge des S gezahngenerators anschlie en Vor sicht die S gezahnspannung ist ber hrungsge f hrlich e Eine Spule an dem Metallring befestigen e Anschl sse der Spule mit dem Funktionsgenerator verbinden wenn vorhanden mit dem verst rk ten e Am Funktionsgenerator eine Frequenz zwischen 30 und 100 Hz einstellen Der Strahl wird w hrend seiner Bewegung vom linken zum rechten Rand vertikal abgelenkt e Ggf Ausgangsspannung erh hen um eine gr ere Ablenkung zu erzielen Durch die schnelle Wiederholung ist die Form der Wechselspannung nur schwer erkennbar da die Auf zeichnung in der Regel nicht an einem festen Punkt innerhalb der Periode bei fester Phase beginnt und sich somit viele gegeneinander verschobene Bilder berlagern Dieses Problem tritt nicht auf wenn die S gezahnfrequenz mit der Frequenz des Eingangssig
17. 000 18521371 U33020 33000 O 2000 LIE IF ET 0 500 V 0 50 V 0 8 V 0 12 V O at OO se 0 300V 0 50V 4 12V a K X D H PE gt z 18481350 Fig 3 Deflessione magnetica del fascio elettronico sinistra con alimentatore U8521371 e alimentatore U33020 destra con alimentatore U33000 18521371 O 0 0 0 1433000 I en 0 500V 0 50V 0 8V 0 12V O O Q ss 0 300V 0 50V 4 12V Err 10 18481350 Fig 4 Risoluzione temporale di una tensione alternata sinistra con alimentatore U8521371 e generatore di funzione U21015 destra con alimentatore U33000 e generatore di funzione U21015 18521371 O O O 0 300V 0 50V 4 12V nr eo U21015 eee U33000 Les 0 500 V 0 50 V 0 8V 0 12 V oo U21015 U8481350 U21015 U8481350 U21015 Fig 5 Figure di Lissajous sinistra con alimentatore U8521371 e 2x generatore di funzione U21015 destra con alimentatore U33000 e 2x generatore di funzione U21015 Elwe Didactic GmbH Steinfelsstr 6 08248 Klingenthal Germania www elwedidactic com 3B Scientific GmbH Rudorffweg 8
18. 3B SCIENTIFIC PHYSICS D Lehroszilloskop U8481350 Bedienungsanleitung 01 08 CW ALF On E Y ON a 1 Sicherheitshinweise Das Lehroszilloskop wird zum Teil mit Spannungen von ber 60 V betrieben e Die Beschaltung nur bei ausgeschaltetem Netzge r t durchf hren e Sicherheitskabeln verwenden Da die Glasr hre evakuiert ist besteht Implosionsge fahr e R hre keinen St en und mechanischen Belas tung aussetzen In Schulen und Ausbildungseinrichtungen ist der Betrieb des Ger tes durch geschultes Personal ver antwortlich zu berwachen Eing nge Anodenspannung Kathodenspannung Wehneltspannung Heizspannung 0 Heizspannung Schutzerde Ablenkplatte links Ablenkplatte rechts onovrwmN Ausg nge 9 S gezahngenerator 10 S gezahngenerator 11 Ablenkspulen 12 Ringmagnet verdeckt durch Ablenkspule 13 Braunsche R hre 14 Metallring 15 Grobeinstellung S gezahnfre quenz 16 Feineinstellung S gezahnfre quenz 2 Beschreibung Mit dem Lehroszilloskop kann die Ablenkung eines Elektronenstrahls durch elektrische und magnetische Felder wie sie in Fernsehger ten oder messtechni schen Oszilloskopen Anwendung findet demonstriert werden Es besteht im Wesentlichen aus einer Braun schen R hre die ber 4 mm Stecker mit Span nung versorgt wird und von einem Ring umgeben ist an dem Ablenkspulen befestigt werden k nnen Die Braun sche R hre ist ein evakuierter Glaskolben
19. a mais ou menos rapidamente Sendo que a cada ciclo esta toma a forma de uma reta inclinada e Adequar a amplitude do primeiro gerador de func es de modo que a inclinac o da reta seja de 45 e que entre fases surja um c rculo J s o observadas imagens de Lissajous muito simples As formas dependem da relac o entre as frequ ncias e da defasagem de fases Por causa de um reduzido desvio da freqii ncia exata em geral basta a imprecis o dos aparelhos o desvio de fase ocorre automaticamente e todas as imagens relativas a uma relac o de freqii ncias podem ser observadas uma ap s a outra e Ajustar a freq ncia do primeiro gerador de func es multiplicando muitas vezes a freq ncia horizontal 50 HZ Observam se as figuras de Lissajous para as relac es de freq ncias 2 1 3 1 4 1 e Outras figuras de Lissajous surgem com a multiplicac o quebrada da freq ncia horizontal por ex 3 2 75 HZ 4 3 66 7 HZ 133000 0 500 V 0 50 V U8481350 Fig 2 Desvio el trico do feixe de el trons esquerda com fonte de alimentac o U8521371 direita com fonte de alimentac o U33000 18521371 U33020 U33000 O 000 LILILILI 0 500 V 0 50 V 0 8 V 0 12 V O D O ee 29 E 0 300V 0 50V 4 12V a K W 2 MS U8481350 Fig 3 Desvio magn tico do feixe de el
20. acas de desvios que se encontram no tubo Na maioria das aplica es essa tens o obtida pelo gerador de dentes de serra O feixe se desloca ent o da esquerda para a direita e pula no final de volta o que se repete com uma tens o ajust vel Assim podem ser tornados visiveis desvios peri dicos verticais por exemplo atrav s de um campo magn tico alternado periodicamente definido 4 2 2 Desvio magn tico As bobinas s o fixadas no anel que rodeia o gargalo do tubo Entre dois conectores vizinhos encontram se a cada vez 300 espiras Se os dois conectores forem interligados ent o flui corrente em todas as 600 espiras O feixe de el trons desviado para a direita perpendicularmente ao campo magn tico e dire o de deslocamento Se as bobinas forem montadas viradas para dentro j pequenas correntes de poucos miliamperes s o ent o percept veis 4 2 3 Ajuste do feixe No suporte mediano do tubo encontra se um anel magn tico m vel e ajust vel por um parafuso de ajuste Este serve para ajustar o feixe no ponto desejado na tela luminescente com o desvio desligado 4 3 Gerador de dentes de serra As sa das do gerador de dentes de serra encontram se por tr s do ponto de fixa o posterior do tubo e est o legendados com U ou U Uma tens o em dentes de serra frequentemente designada como rampa uma tens o alterada no tempo que aumenta linearmente de um valor inicial at o valor final para logo
21. alimentado em parte com tens es acima de 60 V e S realizar as conex es com o aparelho de alimenta o el trica desligado e Utilizar cabos de seguran a O tubo de vidro estando evacuado existe o risco de implos o e N o exercer nenhum esfor o mec nico sobre o tubo Em escolas ou centros de forma o a opera o do aparelho deve ocorrer sob a responsabilidade de pessoas preparadas para a opera o do aparelho Entradas Tens o an dica Tens o cat dica Tens o de Wehnelt Tens o de aquecimento 0 Tens o de aquecimento Terra Placa de desvio esquerda Placa de desvio direita onnovrWwN Sa da 9 Gerador de dentes de serra 10 Gerador de dentes de serra 11 Bobinas de desvio 12 m em anel coberto pela bobina de desvio 13 Tubos de Braun 14 Anel de metal 15 Ajuste grosseiro da frequ ncia dos dentes de serra 16 Ajuste fino da freq ncia dos dentes de serra 2 Descric o Com o oscilosc pio did tico pode ser demonstrado o desvio de um feixe de el trons por campos el tricos e magn ticos como s o encontrados em televis es ou em oscilosc pios utilizados para t cnicas de medic o Ele consiste basicamente num tubo de Braun o qual alimentado em tens o por conectores de 4 mm rodeado por um anel no qual podem ser fixadas bobinas de desvio O tubo de Braun uma ampola de vidro evacuada em cujo gargalo encontram se um c todo incandescente e um nodo em forma
22. d gauche env 1 cm d cart de l cran e R glez la fr quence approximative au niveau le plus faible deuxi me position depuis la gauche e Mettez l alimentation tension en service Apr s 10 30 s le point lumineux appara t l cran Il se d place p riodiquement de gauche droite e Le cas ch ant avec le r glage fin r duisez la fr quence de mani re ce que le d placement du point puisse tre suivi clairement 5 2 D viation magn tique du faisceau lectroni que e Proc dez au c blage du tube comme le montre la figure 3 e Fixez une bobine l anneau m tallique e Reliez les connexions de la bobine I alimenta tion CC e Ajustezle faisceau au centre de l cran e Mettez l alimentation CC en service et variez le courant de la bobine Le faisceau est d vi perpendiculairement au champ magn tique et au sens du d placement e Modifiez la polarit le sens de la bobine et le nombre de spires travers es et observez la d via tion 5 3 R solution dans le temps d une tension alter native Mat riel suppl mentaire requis 1 g n rateur de fonctions 50 Q si possible avec am plificateur ou alimentation CA en option 1 multim tre avec fr quencem tre ten sion maximale min 150 V e Proc dez au c blage du tube comme le montre la figure 4 e Suivez les instructions de l exp rience 5 1 mais ne r duisez pas la fr quence R glez la fr quence approximat
23. d impulsions en dents de scie 11 Bobines de d viation 12 Aimant torique recouvert par la bobine de d viation 13 Tube de Braun 14 Anneau m tallique 15 R glage approximatif de la fr quence en dents de scie 16 R glage fin de la fr quence en dents de scie 2 Description L oscilloscope didactique permet de d montrer la d viation d un faisceau lectronique par des champs lectriques et magn tiques tels qu ils apparaissent dans des t l viseurs ou des oscilloscopes de mesure Il est constitu essentiellement d un tube de Braun qui est aliment en tension via des fiches de 4 mm et entour d un anneau auquel peuvent tre fix es des bobines de d viation Le tube de Braun est un piston en verre sous vide dont le col pr sente une cathode incandescente et environ un demi centim tre d cart une anode sous forme de disque trou Les lectrons qui quittent la cathode sont acc l r s vers l anode une partie traver sant le trou et formant un faisceau qui appara t sur l cran en silicate de zinc pour y engendrer une fluo rescence verte D une part le faisceau est focalis par le cylindre Wehnelt qui entoure la cathode et qui se situe sur un potentiel n gatif D autre part le tube est rempli de n on sous une pression de 0 01 torr qui focalise le faisceau par la constriction du gaz et le rend en m me temps visible On trouve galement deux plaques de d viation pa rall les au faisceau qui p
24. de disco perfurado a aproximadamente meio cent metro de dist ncia entre eles Os el trons que saem do c todo s o acelerados em direc o ao nodo sendo que uma parte destes atravessa a perfura o formando um feixe que provoca uma fluoresc ncia verde na tela luminescente de silicato de zinco A focaliza o do eixo ocorre por um lado atrav s do cilindro de Wehnelt que rodeia o c todo que em contra do c todo traz um potencial negativo Por outro lado o tubo com n on est preenchido com uma press o de 0 01 Torr que concentra o feixe por constric o de g s tornando o ao mesmo tempo visivel Continuam estando duas placas de desvio no tubo opostas uma a outra e orientadas paralelamente ao feixe que podem ser conectadas ao gerador de dentes i e Te X 22 19 Fig 1 tubo de Braun 3 Dados t cnicos Tens o an dica 250 V DC Corrente an dica m x 1 mA Tens o de aquecimento 6 8 V AC DC Tens o de Wehnelt 50 0 V DC Tamanho das placas 12 x 20 mm Dist ncia entre placas 14 mm Bobinas de desvio 300 300 espiras R 42Q L 6mH Tens es em dentes de serra V 100 V f 3 5 650 Hz 4 Utilizac o 4 1 Primeira operac o Para a alimentac o do oscilosc pio did tico s o necess rios aparelhos de alimentac o em rede que fornecem as seguintes tens es 250 V DC 0 50 V DC ajust vel 6 8 V DC ajust vel Para isto o aparelho de alimentac o em rede U8521371 e U33000 partic
25. e as a green fluorescent dot The beam is focussed partly by a Wehnelt cylinder surrounding the cathode the potential of which is negative with respect to the cathode potential and partly by gas constriction as a result of the tube being filled with neon at a pressure of 0 01 mm Hg that also renders the beam visible inside the tube There are also two opposing deflection plates in the tube oriented parallel to the beam which can be connected to the integrated saw tooth generator or to an external voltage supply The generator supplies ti 17 ila TS 22 Koo l 19 Fig 1 Cathode ray tube 3 Technical data Anode voltage 250 V DC Anode current 1 mA max Heater voltage 6 8 V AC DC Wehnelt voltage 50 0 V DC Size of deflection plates 12 x 20 mm Distance of deflection plates 14 mm Deflecting coils 300 300 turns R 42Q L 6mH Saw tooth voltages Voo 100 V f 3 5 650 Hz 4 Operation 4 1 To start operation In order to supply current to the demonstration oscil loscope power supplies are required that can output the following voltages 250 V DC 0 50 V DC regulated 6 8 V DC regulated Power supplies U8521371 and U33000 which can supply all of these voltages are particularly well suited to this end saw tooth voltage waveforms with a frequency range of 3 5 to 650 Hz and an amplitude of 100 V relative to the anode potential Tube 17 Deflection plates 18 Anode 19 Wehnelt cylinder 20
26. e las placas 14 mm Bobinas de desviaci n 300 300 Esp R 42Q L 6mH Tensi n de dientes de sierra Voo 100 V f 3 5 650 Hz 4 Manejo 4 1 Puesta en funcionamiento Para la alimentaci n de tensi n del osciloscopio did ctico se requieren aparatos de tensi n que suministren las siguientes tensiones 250 V CC 0 50 V CC ajustable 6 8 V DC ajustable Para ello es especialmente apropiada la fuente de Adem s en el tubo se encuentran dos placas de desviaci n paralelas al rayo las cuales se pueden conectar al generador de dientes de sierra integrado o a una fuente de tensi n externa El generador de dientes de dientes de sierra suministra tensiones con una frecuencia variable de 3 5 hasta 650 Hz con una amplitud de 100 V con respecto al potencial del nodo Tubo de Braun 17 Placas desviadoras 18 nodo 19 Cilindro de Wehnelt 20 C todo 21 Filamento de caldeo 22 Pantalla fluorescente alimentaci n de red U8521371 y U33000 la cual pone a disposici n todas estas tensiones necesariias e Se desconecta la fuente de alimentaci n e Se conectan las entradas del osciloscopio did ctico con las salidas de la fuente de alimentaci n de red de acuerdo con las tensiones indicadas Se ajustan los reguladores de tensi n de tal forma que no se sobrepasen los valores limites e Se conecta la fuente de alimentaci n de red Despu s de 10 a 30 segundos se observa en la pantalla un punto verde el cual muest
27. eau lectronique appara t l cran Pour que le tube reste simple et clair pour des fins didactiques nous avons renonc installer un dispositif suppl mentaire sur la post acc l ration et la focalisation du faisceau C est la raison pour laquelle le faisceau ne peut pas tre aussi net que sur des oscilloscopes tech niques e Variez la tension Wehnelt jusqu ce que la t che atteigne son extension minimale Le faisceau apparait galement dans le tube sous la forme d un fil rouge mais en raison de sa faible luminosit visible seulement dans une pi ce assom brie 4 2 Dispositifs de d viation 4 2 1 D viation lectrique Les plaques de d viation se trouvant dans le tube permettent une d viation horizontale du faisceau lectronique par l application d une tension maxi male de 100 V Pour la plupart des applications cette tension est pr lev e du g n rateur en dents de scie Le faisceau se d place alors de gauche droite pour revenir son point de d part operation qui se r amp pete une fr quence r glable Cette proc dure permet de suivre la chronologie des d viations verticales p rio diques par exemple dues a un champ magn tique alternatif 4 2 2 D viation magn tique Les bobines sont fix es l anneau m tallique qui entoure le col du tube Entre deux douilles de connexion voisines se trouvent chaque fois 300 spires Lorsque les deux douilles ext rieures sont activ es
28. eriment 5 1 but do not decrease the frequency and set the coarse adjustment to the medium level If a multimeter with frequency counter is available connect it to the outputs of the saw tooth generator in parallel with the deflection plates before turning on the voltage supply Caution it is dangerous to touch the saw tooth voltage outputs e Attach a coil to the metal ring e Connect the inputs of the coil to the function generator amplified if available e Select a frequency between 30 and 100 Hz on the function generator During movement from the left to the right side the beam is vertically deflected e If necessary increase output voltage to obtain a bigger deflection Due to the rapid repetition it is hard to see a wave form for the AC voltage since recording usually does not start the same point during the period the same phase so that multiple phase shifted images are therefore superimposed This problem does not occur if the saw tooth frequency is identical to the input signal frequency of the function generator e With the fine adjustment search for a frequency at which a standing image appears which shows a clear period of oscillation At which other saw tooth frequencies does a standing image also appear 5 4 Lissajous figures Additional equipment required 1 Function generator 50 Q with amplifier if possi ble and 1 AC power supply or 2 function generators e Setup the experiment as in
29. euvent tre reli es au g n rateur d impulsions en dents de scie int gr ou une ti 17 ila PA TS 22 BER l 19 Fig 1 Tube de Braun 3 Caract ristiques techniques Tension anodique 250 V CC Courant anodique max 1 mA Tension de chauffage 6 8 V CA CC Tension Wehnelt 50 0 V CC Taille des plaques 12 x 20 mm cart des plaques 14 mm Bobines de d viation 300 300 spires R 42Q L 6mH Tensions en dents de scie Voo 100 V f 3 5 650 Hz 4 Manipulation 4 1 Mise en service Pour alimenter l oscilloscope vous n cessitez des alimentations fournissant les tensions suivantes 250 V CC 0 50 V CC r glable 6 8 V CC r glable Fournissant toutes ces tensions l alimentation U8521371 et U33000 convient particuli rement bien e Mettez l alimentation hors service e Reliez les entr es de l oscilloscope avec les sorties source de tension externe Le g n rateur fournit des tensions en dents de scie dans une gamme de fr quence de 3 5 650 Hz avec une amplitude de 100 V par rapport au potentiel anodique Tube 17 Plaques de d viation 18 Anode 19 Cylindre Wehnelt 20 Cathode 21 Chauffage 22 Ecran luminescent 21 20 de l alimentation conform ment aux tensions in diqu es e R glez le r gulateur de tension de sorte que les valeurs limites ne soient pas d pass es e Mettez l alimentation en service Apr s 10 a 30 s une t che verte qui marque le fais c
30. fig 5 e Attach a coil to the metal ring pointing inward with the axis aligned horizontally e Connect the inputs green yellow to the AC power supply or to the second function generator set to a 50 Hz sinusoidal voltage Select the am plitude so that the line appearing on the screen is approximately half the length of the screen di ameter e With the circular magnet adjust the line horizon tally to centre it e Mount another coil to the metal ring pointing inward with the axis aligned vertically e Connect the inputs green yellow to the first function generator set to a 50 Hz sinusoidal volt age 18521371 eo O O ee 0 300V 0 50V 4 12V Her e un A K O NV D L PE 18481350 An ellipse appears that changes shape at faster or slower speed depending on how well the frequencies of the input signals match This takes the shape of a sloped straight line twice per cycle e Adjust the amplitude of the first function genera tor so that the slope of the straight line is 45 and that a circle emerges during transition The simplest Lissajous figures can be observed al ready The shapes depend on the frequency ratios and on the phase shift Due to a small deviation from the exact target frequency on either of the two function generators usually the inaccuracy of the devices is already sufficient the phase shift cycles automati cally and a
31. formando un fascio che appare sullo schermo fluorescente di silicato di zinco e provoca una fluorescenza verde Il fascio pu essere messo a fuoco da un lato mediante il cilindro di Wehnelt che circonda il catodo e rispetto a questo ha potenziale negativo Dall altro lato il tubo viene riempito con neon ad una pressione di 0 01 torr che lega il fascio mediante la costrizione a gas e contemporaneamente lo rende visibile Inoltre sono presenti nel tubo due piastre di deflessione orientate parallelamente al fascio e poste una di fronte all altra che possono essere collegate al generatore a dente di sega integrato o ad una sorgente di tensione esterna Il generatore fornisce si pr 17 N lt 22 7 19 Fig 1 Tubo a raggi catodici 3 Dati tecnici Tensione anodica 250 V CC Corrente anodica max 1 MA Tensione di riscaldamento 6 8 V CA CC Tensione di Wehnelt 50 0 V CC Dimensioni piastre di deflessione 12 x 20 mm Distanza piastre 14 mm Bobine di deflessione 300 300 spire R 42Q L 6mH Tensioni a dente di sega V 100V pp f 3 5 650 Hz 4 Comandi 4 1 Messa in funzione Per l alimentazione dell oscilloscopio didattico sono necessari alimentatori che forniscono le seguenti tensioni 250 V CC 0 50 V CC regolabile 6 8 V CC regolabile A questo scopo particolarmente adatto l alimentatore U8521371 e U33000 che in grado di fornire tutte queste tensioni tensioni a dente di sega nel campo di freque
32. geraden angenommen e Amplitude des ersten Funktionsgenerators so anpassen dass die Neigung der Geraden 45 be tr gt und w hrend des bergangs ein Kreis ent steht Es werden bereits die einfachsten Lissajous Figuren beobachtet Die Formen h ngen vom Verh ltnis der Frequenzen und von der Phasenverschiebung ab Durch eine geringe Abweichung von der exakten Soll frequenz bei einem der beiden Funktionsgeneratoren in der Regel gen gt schon die Ungenauigkeit der Ger te l uft die Phasenverschiebung automatisch durch und alle Figuren zu einem Frequenzverh ltnis k nnen nacheinander betrachtet werden e Frequenz des ersten Funktionsgenerators auf Vielfache der Horizontalfrequenz 50 Hz einstel len Es sind die Lissajous Figuren zu den Frequenzverh lt nissen 2 1 3 1 4 1 zu beobachten Weitere Lissajous Figuren entstehen bei gebrochenen Vielfachen der Horizontalfrequenz z B 3 2 75 Hz 4 3 66 7 Hz U8481350 Fig 2 Elektrische Ablenkung des Elektronenstrahls links mit Netzger t U8521371 rechts mit Netzger t U33000 18521371 U33020 O 00 O O ee 0 300V 0 50V 4 12V gt 133000 0 500 V 0 50 V 0 8V 0 12V d e m Fig 3 Magnetische Ablenkung des Elektronenstrahls links mit Netzger t U8521371 und Netzger t U33020 rechts mit Netz ger t U33000 U8521371 O 0 O 0 O
33. ing magnetic field 4 2 2 Magnetic deflection Attach the coils to the magnetic ring surrounding the neck of the tube Between each neighbouring socket there are 300 turns so that if a connection is made to the two outer sockets the current flows through all 600 turns The electron beam is deflected to the right perpendicular to the magnetic field and the direction of the beam If the coils are mounted facing inward even small currents of a few milliamps will be notice able 4 2 3 Beam adjustment A magnet is attached to the tube support in the mid dle that can be adjusted by a screw so that the beam can be aligned to strike a specific point on the screen when the deflecting apparatus is turned off 4 3 Saw tooth generator The outputs of the saw tooth generator are located below the mounts at the rear of the tube and are labelled U and U respectively A saw tooth voltage also frequently called a ramp is a voltage that changes periodically over time increas ing or decreasing linearly from an initial value then returning instantaneously to the start Caution the saw tooth voltage is relative to the anode potential of 250 V The upper knob is used to turn on the generator and make a coarse adjustment of the frequency Fine adjustment is completed with the lower knob 5 Sample experiments 5 1 Electrical deflection of the electron beam e Setup the experiment as in fig 2 e Turn off the voltage supply to the demon
34. ispetto alla direzione del campo magnetico e alla traiettoria di volo e Modificare la polarit l orientamento della bobina e il numero di spire attraversate e osservare gli effetti 5 3 Risoluzione tensione alternata Apparecchi ulteriormente necessari temporale di una 1 generatore di funzione 50 se possibile con amplificatore o alimentatore CA opzionale 1 multimetro con frequenzimetro tensione massima min 150 V e Cablare il tubo come indicato nella fig 4 e Seguire le istruzioni dell esperimento 5 1 senza tuttavia diminuire la frequenza e impostare la macroregolazione sul livello medio In caso di utilizzo di multimetro con misurazione di frequenza collegarlo prima dell accensione dell alimentazione parallelamente alle piastre di deflessione alle uscite del generatore a dente di sega Attenzione la tensione a dente di sega amp pericolosa al contatto e Fissare una bobina all anello metallico e Effettuare i collegamenti della bobina con il generatore di funzione se presente con il generatore amplificato e Impostare una frequenza compresa tra 30 e 100 Hz nel generatore di funzione Il fascio viene deviato verticalmente durante il suo spostamento dal bordo sinistro a quello destro e Se necessario aumentare la tensione di uscita per ottenere una deflessione maggiore A causa della rapida ripetizione la forma della tensione alternata pu essere riconosciuta solo difficilmente in quant
35. ive au niveau moyen Si vous disposez d un multim tre comptant les fr quences bran chez le avant la mise en service de l alimentation tension en parall le aux plaques de d viation aux sorties du g n rateur d impulsions en dents de scie Prudence la tension en dents de scie est dangereuse au contact e Fixez une bobine l anneau m tallique e Reliez la bobine au g n rateur de fonctions si possible amplifi e R glez le g n rateur de fr quence entre 30 et 100 Hz Pendant son d placement de gauche droite le fais ceau est d vi verticalement e Le cas ch ant augmentez la tension de sortie pour obtenir une d viation plus forte Par la grande vitesse de r p tition la forme de la tension alternative n est gu re visible car g n rale ment l enregistrement ne commence pas un point fixe de la p riode en cas de phase fixe et de ce fait plusieurs images d plac es se superposent Ce pro bl me n appara t pas lorsque la fr quence en dents de scie correspond celle du signal d entr e prove nant du g n rateur de fonctions e l aide du r glage fin recherchez la fr quence laquelle appara t une image apparemment stable qui pr sente une p riode d oscillation quelles fr quences en dents de scie appara t gale ment une image stable 5 4 Figures de Lissajous Mat riel suppl mentaire requis 1 g n rateur de fonctions 50 Q si possible avec am plificateur e
36. ll figures for a specific frequency ratio can be observed in succession e Set the frequency of the first function generator to a multiple of the horizontal frequency 50 Hz Observe Lissajous figures for the frequency ratios 2 1 3 1 and 4 1 e Further Lissajous figures are created by fractional multiples of the horizontal frequency e g 3 2 75 Hz 4 3 66 7 HZ 133000 0 500 Y 0 50 V PP i ee E IF PE 18481350 Fig 2 Electrical deflection of the electron beam left with power supply U8521371 right with power supply U33000 18521371 O 00 O O Qe 0 300V 0 50V 4 12V 18481350 Fig 3 Magnetic deflection of the electron beam left with power supply U8521371 and power supply U33020 right with power supply U33000 1433000 IL E 0 500V 0 50V 0 8V 0 12V U8521371 O 0 0 O es 0 300V 0 50V 4 12V E gt S 18481350 Fig 4 Trace of an AC voltage over time left with power supply U8521371 and function generator U21015 right with power supply U33000 and function generator U21015 18521371 O zoo U33000 0 500 V 0 50 V 0 8V 0 12 V Les eee U21015 U21015 O es 0 300V 0
37. mpos el ctricos y magn ticos tal y como se aplica en un aparato de televisi n o en osciloscopios de t cnicas de medida El osciloscopio se compone b sicamente de un tubo de Braun al cual se le suministra tensi n por medio de enchufes de 4 mm y que est rodeado de un anillo met lico grande en el cual se pueden fijar bobinas de desviaci n El tubo de Braun es un tubo c nico de vidrio en cuyo cuello se encuentra un c todo incandescente a una distancia de aproximadamente cinco mil metros y un nodo en forma de un disco con un agujero central Los electrones que salen del c todo son acelerados en direcci n hacia el nodo Un parte de ellos cruza el agujero central del nodo para formar un rayo que incide sobre una pantalla fluorescente de silicato de cinc y produce all un destello fluorescente verde La focalizaci n del rayo se realiza por un lado por el cilindro de Wehnelt que rodea el c todo el cual se encuentra a un potencial negativo con respecto al c todo Por otro lado el tubo se encuentra bajo una presi n parcial de ne n de 0 01 Torr y as se logra una concentraci n del rayo de electrones por choques sucesivos con los tomos de ne n lo cual al mismo tiempo lo hace visible Fig 1 Tubo de Braun 3 Datos t cnicos Tensi n del nodo 250 V CC Corriente del nodo max 1 mA Tensi n de caldeo 6 8 V CA CC Tensi n del Wehnelt 50 0 V CC Tama o de las placas d desv 12 x 20 mm Espacio entr
38. nerador de dientes de sierra e Se ajusta el rayo de electrones al lado izquierdo de la pantalla fluorescente aprox 1 cm del extremo e Se fija el ajuste burdo del generador en el nivel m s bajo segunda posici n a la izquierda e Se conecta la fuente de alimentaci n El punto luminoso verde aparece en la pantalla despu s de 10 a 30 segundos El punto se mueve de izquierda a derecha e Con el ajuste fino se reduce la frecuencia hasta que se pueda ver claramente el movimiento del punto en la pantalla 5 2 Desviaci n magn tica del rayo de electrones e Realice el cableado de acuerdo con la fig 3 e Se fija una bobina en el anillo met lico e Se conectan los contactos de la bobina con la fuente de alimentaci n de CC e Se ajusta el rayo de electrones en el centro de la pantalla fluorescente e Se conecta la fuente de alimentaci n de CC y se var a la corriente de la bobina El rayo se desv a perpendicularmente a la direcci n de vuelo de los electrones y a la del campo magn tico e Se cambian la polaridad la orientaci n y el n mero de espiras de la bobina y se observan los efectos en la pantalla 5 3 Resoluci n en el tiempo de una tensi n alterna Aparatos necesarios adicionalmente 1 Generador de funciones 50 Q en lo posible con amplificador o una fuente de alimentaci n de CA Opcional 1 Multimetro con medidor de frecuencias Tensi n m nima 150 V e Realice el cableado de acuerdo c
39. nkt werden F r die meisten Anwendungen wird diese Spannung dem S gezahngenerator entnommen Der Strahl wandert dann von links nach rechts und springt an schlie end zur ck was sich mit einer einstellbaren Frequenz wiederholt So k nnen periodische vertikale Ablenkungen beispielsweise durch ein magnetisches Wechselfeld zeitlich aufgel st sichtbar gemacht wer den 4 2 2 Magnetische Ablenkung An dem Metallring der den R hrenhals umgibt wer den die Spulen befestigt Zwischen zwei benachbarte Anschlussbuchsen liegen jeweils 300 Windungen Werden die beiden u eren Buchsen beschaltet so flie t der Strom durch alle 600 Windungen Der Elekt ronenstrahl wird rechtsh ndig senkrecht zu Magnet feld und Flugrichtung abgelenkt Wenn die Spulen nach innen weisend montiert werden machen sich schon kleine Str me von einigen Milliampere be merkbar 4 2 3 Strahljustierung An der mittleren R hrenhalterung ist ein Ringmagnet beweglich und ber eine Schraube feststellbar ange bracht Dieser dient dazu den Strahl bei abgeschalte ter Ablenkung auf den gew nschten Punkt auf dem Leuchtschirm zu justieren 4 3 S gezahngenerator Die Ausg nge des S gezahngenerators befinden sich unter dem hinteren Befestigungspunkt der R hre und sind mit U bzw U beschriftet Eine S gezahnspannung h ufig auch als Rampe bezeichnet ist eine zeitlich periodische ver nderte Spannung die von einem Anfangswert linear bis zu einem
40. nza compreso tra 3 5 e 650 Hz con un ampiezza di 100 V riferita al potenziale anodico Tubo 17 Piastre di deflessione 18 Anodo 19 Cilindro di Wehneltz 20 Catodo 21 Riscaldamento 22 Schermo fluorescente 21 20 e Spegnere l alimentatore e Collegare gli ingressi dell oscilloscopio didattico con le uscite dell alimentatore in base alle tensioni indicate e Impostare il regolatore di tensione in modo da non superare i valori limite e Accendere l alimentatore Dopo 10 30 s compare sullo schermo fluorescente una macchia verde indicante il fascio di elettroni in arrivo Per mantenere il tubo il pi semplice e chiaro possibile a scopo didattico si rinunciato ad un dispositivo supplementare per l accelerazione successiva e la messa a fuoco del fascio Per questo motivo non possibile di norma mettere a fuoco il fascio in modo cos ottimale come avviene negli oscilloscopi per la tecnica di misurazione e valori della tensione di Wehnelt variano finch la macchia non raggiunge l estensione minima Il fascio elettronico visibile anche all interno del tubo come filo rossastro ma per la luminosit ridotta solo in ambiente oscurato 4 2 Dispositivi di deflessione 4 2 1 Deflessione elettrica Mediante le piastre di deflessione poste all interno del tubo il fascio elettronico pu essere deviato orizzontalmente applicando una tensione di max 100 V Per la maggior parte delle applicazioni
41. o sion hazard e Do not subject the tube to sharp blows or me chanical stress In schools and training institutions operation of the device is to be responsibly supervised by trained per sonnel Inputs Anode voltage Cathode voltage Wehnelt focussing voltage Heater voltage 0 Heater voltage Chassis ground Deflecting plate left Deflecting plate right NDQUIUA WIN Outputs 9 Saw tooth generator 10 Saw tooth generator 11 Deflecting coils 12 Circular magnet obscured by deflection coil 13 Cathode ray tube 14 Metal ring 15 Coarse adjustment for saw tooth frequency 16 Fine adjustment saw tooth frequency 2 Description The demonstration oscilloscope can be used to show the deflection of an electron beam by electric and magnetic fields just as employed in TVs or conven tional oscilloscopes Essentially it consists of a cath ode ray tube that is supplied with voltage via 4 mm plugs and is surrounded by a ring to which deflecting coils can be attached A cathode ray tube is an evacuated glass tube the neck of which contains a heated cathode and an an ode in the shape of a disc with a hole in the middle separated by a distance of approximately half a cen timetre Electrons emitted from the heated cathode are accelerated towards the anode Some of them pass through the hole to form a beam that strikes the fluorescent screen with zinc silicate coating and thus becomes visibl
42. o la registrazione di norma non inizia in un punto fisso all interno del periodo fase fissa e quindi si sovrappongono molte immagini diverse tra loro Questo problema non si verifica se la frequenza a dente di sega coincide con la frequenza del segnale di ingresso dal generatore di funzione e Cercare con la microregolazione la frequenza con cui appare un immagine apparentemente stabile che mostra un periodo di oscillazione Con quali altre frequenze a dente di sega appare un immagine stabile 5 4 Figure di Lissajous Apparecchi ulteriormente necessari 1 generatore di funzione 50 Q se possibile con amplificatore e 1 alimentatore CA o 2 generatori di funzione e Cablare il tubo come indicato nella fig 5 e Montare sull anello metallico una bobina rivolta verso l interno con asse orientato orizzontalmente e Collegare gli ingressi verde giallo all alimentatore CA o al secondo generatore di funzione impostato su una tensione sinusoidale di 50 Hz Selezionare l ampiezza in modo che la linea che compare sullo schermo sia la met del diametro dello schermo e Con il magnete ad anello orientare la linea in posizione centrale e orizzontale e Montare sull anello metallico un altra bobina rivolta verso interno con asse orientato verticalmente U8521371 O 200D 0 O es 0 300V 0 50V 4 12V L 17 o o E k D _ L PE U8481350 e Collegare gli ingre
43. on la fig 4 e Se siguen las indicaciones del punto 5 1 pero sin reducir la frecuencia se fija el ajuste burdo en la posici n media Si se tiene a disposici n un mult metro con frecuencimetro antes de conectar la fuente de tensi n se conecta en paralelo con las placas de desviaci n a la salida del generador de dientes de sierra Cuidado La tensi n del generador de dientes de sierra es peligrosa al contacto directo e Se fija una bobina en el anillo met lico e Se conectan los contactos de la bobina con el generador de funciones si se tiene un amplificador se conecta con ste e En el generador de funciones se ajusta una frecuencia entre 30 y 100 Hz El rayo se desv a hacia arriba durante el movimiento de izquierda a derecha e Si es necesario se aumenta la tensi n de salida para obtener una desviaci n mayor Debido a la r pida repetici n no se puede reconocer bien la tensi n alternante porque el registro en la pantalla por lo general no se repite en un punto fijo dentro de un per odo o sea en una fase fija y por ello se sobreponen varios cuadros desplazados entre s Este problema aparece cuando la frecuencia del generador de dientes de sierra no concuerda con la frecuencia de la se al del generador funciones a la entrada e Se busca con el ajuste fino de la frecuencia hasta encontrar un cuadro fijo de un per odo de oscilaci n Con qu frecuencias adem s se observa en pantalla un cuad
44. quences et le d phasage Si un faible cart avec la fr quence de consigne exacte appara t sur l un des deux g n rateurs en g n ral l impr cision des appa reils suffit d ja le d phasage automatique permet d observer successivement toutes les figures d un rapport de fr quence e R glez la fr quence du premier g n rateur de fonctions un multiple de la fr quence horizon tale 50 HZ On peut observer les figures de Lissajous des rapports de fr quence 2 1 3 1 4 1 etc e D autres figures de Lissajous apparaissent avec des multiples fractionn s de la fr quence hori zontale par ex 3 2 75 Hz 4 3 66 7 Hz 133000 0 500 V 0 50 V 0 8 V H 50 PE 13481350 Fig 2 D viation lectrique du faisceau lectronique gauche avec alimentation U8521371 droite avec alimentation U33000 13521371 U33020 33000 O 000 DIE JEJE 0 500 V 0 50 V 0 8 V 0 12 V IF O O ee 0 300V 0 50V 4 12V U8481350 Fig 3 D viation magn tique du faisceau lectroni que gauche avec alimentation U8521371 et alimentation U33020 droite avec alimentation U33000 0 500V 0 50V 0 8V 0 12V U8521371 O 0 O O O es 0 300V 0 50V 4 12V Dore 18481350 Fig 4 Resolution dans le temps
45. questa tensione viene fornita dal generatore a dente di sega Il fascio si sposta quindi da sinistra a destra e salta indietro Questo processo si ripete con una frequenza impostabile In questo modo possibile rendere visibili deflessioni verticali periodiche provocate per esempio a tempo da un campo magnetico alternativo 4 2 2 Deflessione magnetica Le bobine vengono fissate all anello metallico che circonda il collo del tubo Tra due prese di collegamento vicine sono presenti 300 spire Se le due prese esterne vengono collegate la corrente scorre attraverso tutte le 600 spire Il fascio elettronico viene deviato verticalmente verso destra rispetto al campo magnetico e alla traiettoria di volo Se le bobine vengono montate rivolte verso l interno gia possibile notare piccole correnti da alcuni milliampere 4 2 3 Regolazione del fascio Nel supporto medio del tubo collocato un magnete ad anello mobile e fissabile mediante una vite Questo serve a regolare il fascio a deflessione terminata sul punto desiderato dello schermo fluorescente 4 3 Generatore a dente di sega Le uscite del generatore a dente di sega sono collocate sotto il punto di fissaggio posteriore del tubo e sono contrassegnate da U o U Una tensione a dente di sega definita spesso anche rampa una tensione modificata periodicamente nel tempo che da un valore iniziale aumenta o diminuisce in modo lineare fino ad un valore finale e
46. quillos externos la corriente fluye por 600 espiras Seg n la regla de la mano derecha el rayo de electrones ser desviado perpendicularmente a la direcci n del campo magn tico y a la direcci n del rayo de electrones Cuando las bobinas se montan orientadas hacia adentro ya se puede notar el efecto de corrientes en la gama de miliamperios 4 2 3 Ajuste del rayo En el soporte central del tubo se encuentra un im n anular movible que se puede fijar por medio de un tornillo ste sirve para ajustar el punto de incidencia de los electrones sobre la pantalla fluorescente teniendo la desviaci n desconectada 4 3 Generador de dientes de sierra Las salidas del generador se encuentran por debajo del casquillo portatubo y llevan los nombres U resp U La tensi n de dientes de sierra frecuentemente llamada Rampa es una tensi n peri dica variable linealmente en el tiempo en subida o en bajada y que retorna en un salto a su valor inicial Cuidado La tensi n de dientes de sierra tiene como referencia la tensi n de nodo de 250 V Se tienen dos botones ajustes para la frecuencia con el bot n superior se hace el ajuste burdo y con el inferior el ajuste fino 5 Ejemplos de experimentos 5 1 Desviaci n el ctrica de los electrones e Realice el cableado de acuerdo con la fig 2 e Se desconecta la alimentaci n de tensi n del osciloscopio did ctico e Se conectan las placas de desviaci n con la salida del ge
47. ra el rayo de electrones incidentes Para que el tubo sea lo m s sencillo y claro posible para los objetivos did cticos se a desistido de colocar en el tubo algunas instalaciones adicionales para la aceleraci n o focalizaci n ulteriores del rayo Por esta raz n no se puede focalizar el rayo tan n tidamente como se hace en los osciloscopios de t cnicas de medidas e Se var a la tensi n del cilindro de Wehnelt hasta que el punto tenga su m nima dimensi n El rayo de electrones se puede observar en el tubo como un hilo rojo pero debido a la baja luminosidad s lo se puede observar en un recinto con luz atenuada o a oscuras 4 2 Instalaciones de desviaci n 4 2 1 Desviaci n el ctrica Por medio de las placas de desviaci n dentro del tubo se puede desviar el rayo de electrones horizontalmente aplicando una tensi n de max 100 V Para la mayor a de las aplicaciones se toma esta tensi n del generador de dientes de sierra El rayo se mueve entonces desde la izquierda hacia la derecha y salta luego a su posici n inicial y repite este movimiento con una frecuencia ajustable En esta forma es posible resolver en el tiempo y hacer visibles desviaciones verticales por ejemplo por medio de un campo magn tico alternante 4 2 2 Desviaci n magn tica Se fijan bobinas en el anillo met lico que rodea el cuello del tubo Entre dos casquillos de conexi n vecinos se tienen respectivamente 300 espiras Si se cablean ambos cas
48. re i tubi a urti e sollecitazioni meccaniche Nelle scuole e negli istituti di formazione l utilizzo dell apparecchio deve essere controllato responsabilmente da personale addestrato Ingressi Tensione anodica Tensione catodica Tensione di Wehnelt Tensione di riscaldamento 0 Tensione di riscaldamento Messa a terra di protezione Piastra di deflessione sinistra Piastra di deflessione destra 0 NDQUIUA WIN Uscite 9 Generatore a dente di sega 10 Generatore a dente di sega 11 Bobine di deflessione 12 Magnete ad anello coperto da bobina di deflessione 13 Tubo a raggi catodici 14 Anello metallico 15 Macroregolazione frequenza a dente di sega 16 Microregolazione frequenza a dente di sega 2 Descrizione Con l oscilloscopio didattico possibile dimostrare la deflessione di un fascio di elettroni in campi elettrici e magnetici come viene applicata nei televisori o negli oscilloscopi per la tecnica di misurazione Poscilloscopio costituito essenzialmente da un tubo a raggi catodici che viene alimentato attraverso connettore da 4 mm ed circondato da un anello a cui possono essere fissate bobine di deflessione Il tubo a raggi catodici un ampolla di vetro sotto vuoto nel cui collo si trovano a distanza di circa mezzo centimetro un catodo incandescente e un anodo sottoforma di disco forato Gli elettroni provenienti dal catodo vengono accelerati verso Panodo e una parte attraversa il foro
49. ro fijo 5 4 Figuras de Lissajous Aparatos necesarios adicionalmente 1 Generador de funciones 50 Q en lo posible con amplificador o una fuente de alimentaci n de CA o 2 generadores de funciones e Realice el cableado de acuerdo con la fig 5 e Una bobina se fija en el anillo met lico en un eje horizontal orientada hacia adentro e Las entradas de la bobina se conectan con la fuente de alimentaci n de CA o con el segundo generador de funciones ajustado a una tensi n senoidal de 50 Hz verde amarillo La amplitud se fija de tal forma que la l nea que aparece en la pantalla sea la mitad del di metro de la pantalla 18521371 O 200D 0 O O es 0 300V 0 50V 4 12V I e o n k H Lo PE U8481350 e Con el im n anular se orienta la linea en la horizontal e Una bobina adicional se monta hacia adentro en el anillo met lico con su eje orientado en la vertical e Las entradas de la bobina verde amarillo se conectan con el primer generador de funciones ajustado a una tensi n senoidal de 50 Hz En la pantalla aparece una elipse que se deforma r pida o lentamente dependiendo de si las se ales de entrada concuerda bien entre s As por cada ciclo aparece dos veces una l nea inclinada e La amplitud del primer generador de funciones se ajusta de tal forma que la inclinaci n de la l nea sea de 45 y que durante la transici n se observe un c
50. ssi verde giallo al primo generatore di funzione impostato su una tensione sinusoidale di 50 Hz Compare un ellisse che cambia forma pi rapidamente o pi lentamente a seconda di quanto le frequenze dei segnali di ingresso coincidano Per ogni ciclo viene assunta due volte la forma di una retta inclinata e Adeguare l ampiezza del primo generatore di funzione in modo che l inclinazione della retta corrisponda a 45 e durante il passaggio si generi un cerchio Si osservano gi le pi semplici figure di Lissajous Le forme dipendono dal rapporto delle frequenze e dallo spostamento di fase Con una piccola deviazione dalla frequenza nominale esatta in uno dei due generatori di funzione di norma gi sufficiente l imprecisione degli apparecchi lo spostamento di fase si verifica automaticamente e tutte le figure relative ad un rapporto di frequenza possono essere osservate in successione e Impostare la frequenza del primo generatore di funzione su multipli della frequenza orizzontale 50 Hz Si osservano figure di Lissajous per i rapporti di frequenza 2 1 3 1 4 1 e Ulteriori figure di Lissajous si generano con frazioni della frequenza orizzontale p es 3 2 75 Hz 4 3 66 7 H2 0 500 Y 0 50 V IF o PE U8481350 Fig 2 Deflessione elettrica del fascio elettronico sinistra con alimentatore U8521371 destra con alimentatore U33
51. stration oscilloscope e Connect deflecting plates to the output of the saw tooth generator e Adjust the electron beam so that it strikes the fluorescent screen on the left hand side about 1 cm from the edge e Set the coarse adjustment of the saw tooth fre quency to its minimum level second position from the left e Turn on the voltage supply After 10 30 sec the fluorescent dot appears on the screen It should migrate periodically from left to right e If necessary decrease the frequency using the fine adjustment knob so that the migration of the point can be clearly tracked 5 2 Magnetic deflection of the electron beam e Set up the experiment as in fig 3 e Attach a coil to the metal ring e Connect the inputs of the coil to the DC power supply e Adjust the electron beam so that it strikes the centre of the fluorescent screen e Turn on the DC power supply and vary the current to the coil The beam is deflected perpendicularly to the direc tion of both the beam and the magnetic field e Change the polarity and alignment of the coil and the number of turns the current flows through and observe the effects 5 3 Trace of an AC voltage over time Additional equipment required 1 Function generator 50 Q with amplifier if possible or AC power supply Optional 1 Multimeter with frequency counter maximum voltage at least 150 V e Set up the experiment as in fig 4 e Follow the instructions for exp
52. t 1 alimentation CA ou 2 g n rateurs de fonctions e Proc dez au c blage du tube comme le montre la figure 5 e Sur l anneau m tallique montez une bobine orient e vers l int rieur dans un axe horizontal e Reliez les entr es vert jaune l alimentation CA ou au second g n rateur de fonctions r gl une tension sinuso dale de 50 Hz S lectionnez l am plitude de mani re ce que le trait apparaissant l cran soit environ deux fois moins long que le diam tre de l cran e Avec l aimant torique ajustez le trait au centre et horizontalement e Sur l anneau m tallique montez une autre bo bine orient e vers l int rieur dans un axe vertical e Reliez les entr es vert jaune au premier g n ra teur de fonctions r gl une tension sinuso dale de 50 Hz U8521371 eo O O ee 0 300V 0 50V 4 12V Her e mk O OLII D Lo PE 18481350 Il appara t une ellipse qui selon la correspondance entre les fr quences et les signaux d entr e se d forme lentement ou rapidement chaque cycle elle prend deux fois la forme d une droite inclin e e Adaptez l amplitude du premier g n rateur de fonctions de sorte que l inclinaison de la droite s l ve 45 et qu un cercle se forme pendant la transition On peut d ja observer les figures de Lissajous les plus simples Les formes d pendent du rapport entre les fr
53. trons esquerda com fonte de alimenta o U8521371 e fonte de alimenta o U33020 direita com fonte de alimenta o U33000 U8521371 O 0 O U33000 CETTE 0 500V 0 50V 0 8V 0 12V O O oe 0 300V 0 50V Br 4 2V U8481350 Fig 4 Resolu o temporal de uma tens o alternada esquerda com fonte de alimenta o U8521371 e gerador de fun es U21015 direita com fonte de alimenta o U33000 e gerador de fun es U21015 18521371 O zoo U33000 0 500 V 0 50 V 0 8V 0 12 V Les eee U21015 U21015 O es 0 300V 0 50V 4 12V nr 18481350 18481350 U21015 U21015 Fig 5 Figuras de Lissajous esquerda com fonte de alimenta o U8521371 e 2x gerador de fun es U21015 direita com fonte de alimenta o U33000 e 2x gerador de func es U21015 Elwe Didactic GmbH Steinfelsstr 6 08248 Klingenthal Alemanha www elwedidactic com 3B Scientific GmbH Rudorffweg 8 21031 Hamburgo Alemanha www 3bscientific com Sob reserva de alterac es t cnicas O Copyright 2008 3B Scientific GmbH
54. ularmente adaptado por disponibilizar todas essas tens es de serra integrado ou a uma fonte externa e tens o O gerador fornece uma tens o em dentes de serra de 3 5 at 650 Hz com uma amplitude de 100 V em rala o ao potencial an dico Tubo 17 Placas de desvio 18 nodo 19 Cilindro de Wehnelt 20 C todo 21 Aquecedor 22 Tela luminescente 21 20 e Desligar o aparelho de alimenta o el trica e Conectar as entradas do oscilosc pio did tico com as sa das do aparelho de alimenta o em rede conforme s tens es correspondentes e Ajustar o regulador de tens o de modo que os valores limite n o sejam ultrapassados e Ligar o aparelho de alimenta o Ap s 10 30 s aparece uma mancha verde sobre a tela que marca um feixe de el trons incidente Para manter o tubo o mais simples e compreens vel poss vel para fins did ticos n o foi instalado um dispositivo adicional para acelera o posterior e focaliza o Por essa raz o em geral o feixe n o pode ser t o n tido como num oscilosc pio de medi o e Variar a tens o de Wehnelt at que a mancha apresente a sua extens o m nima O feixe de el trons tamb m vis vel no tubo na forma de um fio avermelhado por m por causa da luminosidade reduzida s vis vel em espa o escurecido 4 2 Dispositivos de desvio 4 2 1 Desvio el trico O feixe de el trons pode ser desviado aplicando uma tens o de no m ximo 100 V atrav s das pl
55. voltar a pular novamente Cuidado a tens o em dentes de serra se refere ao potencial an dico de 250 V No regulador de cima o gerador ligado e efetuado o ajuste grosseiro da frequ ncia O ajuste fino ocorre por meio do regulador de baixo 5 Exemplos de experi ncias 5 1 Desvio el trico do feixe de el trons e Efetuar a conex o do tubo conforme a fig 2 e Desligar a alimenta o em tens o do oscilosc pio did tico e Conectar as placas de desvio com a sa da do gerador de dentes de serra e Ajustar o feixe de el trons na beira esquerda aprox 1 cm de dist ncia da tela luminescente e Posicionar o ajuste grosseiro do gerador de dentes de serra no menor n vel segunda posi o da esquerda e Ligar a fonte de tens o O ponto luminoso aparece na tela ap s 10 30 s Ele se desloca periodicamente da esquerda para a direita e Caso necess rio baixar a frequ ncia at que seja poss vel seguir os movimentos do ponto 5 2 Desvio magn tico do feixe de el trons e Efetuar a conex o do tubo conforme a fig 3 e Fixar uma bobina no anel de metal e Conectar os conectores da bobina com o aparelho de alimenta o DC e Ajustar o feixe de el trons no meio da tela luminescente e Ligar o aparelho de alimenta o DC e variar a corrente das bobinas O feixe desviado e torna se perpendicular dire o do deslocamento e do campo magn tico e Alterar a polaridade a dire o e o n mero de
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