问物理学家:我是不是用磁铁弄坏了朋友的电视?

这个问题本周突然出现在“问物理学家”的收件箱里。亲爱的物理学家。1995年,我可能因为在屏幕上挥舞磁铁而毁了我最好朋友的电视。她真的很难过。我真的有错吗?我能做点什么来补救吗?

我们这里说的是1995年,我们可以确认,有问题的电视是老式的阴极射线管(CRT)电视。对于年轻的观众来说,这些电视是任何超过30岁的人都可能记得的。它们很容易被发现,因为它们又深又重,你当然不能把它们挂在墙上。现代平板电视采用了一种不同的技术。

对这个问题的简短回答是肯定的,一个强大的磁铁绝对可以以潜在的终端方式破坏CRT电视。使用相同技术的旧电脑显示器也是如此。但如果你想在一台旧电视上尝试一下,那么你可以让漂亮的颜色在屏幕上跳舞。对于使用不同技术的现代电视来说,强磁铁通常不是问题,我们稍后会讲到。

图1所示。老式电视使用crt,现代电视使用各种技术(LED, LCD等),但没有电子和磁铁直接参与产生图像。

图2。阴极射线管。请注意,一侧的磁铁有助于引导粒子进入强气流。磁铁还引导电子流到达电视背面的目标。

阴极射线管和磁铁。

要理解为什么磁铁和CRT电视是敌人,我们需要了解阴极射线管是如何工作的。阴极射线管是由一个玻璃腔组成,将空气抽干形成真空,就像老式的钨丝灯罩一样——这是30岁以上的人可能还记得的另一项技术。然而,在阴极射线管室的后面是一个电子枪,它向电视屏幕的背面发射电子,电视屏幕上有一层荧光粉涂层,当被电子击中时,它会被激发并发出可见光,用来在电视屏幕上显示图像。真空是必不可少的,这样电子才能不受阻碍地移动到电视屏幕的背面。如果没有真空,电子就会与空气分子或其他粒子碰撞,并到处偏转。

电子是带电粒子。磁场会影响带电粒子。磁铁有极。相反的两极(南北)将相互吸引。相同的磁极会互相排斥。

你的电视或显示器上有很多crt。它们的目的都是将电子传递到电视背面的一个精确点,在那里它们激发电视上电子击中的小点上的磷光体。磁铁被用来引导电子到那个精确的(和微小的)点。在那个点被激发的荧光粉分子就会发光。所有的crt一起工作在你的电视上生成图像。

但如果你在电视屏幕上塞一块磁铁,它会干扰引导电子和移动电子本身的磁场。电子将偏离其预定的路径,而不是击中屏幕背面的正确位置,从而扭曲你的图像和你想要观看的节目。虽然看起来有点酷。看看下面这个麻省理工学院的演示会发生什么奇怪的扭曲。

把它关掉再打开……

关掉再打开电视有时可以重置一切,但这有点取决于你的磁铁有多强大,以及你在屏幕上弄了多少奇怪的颜色。例如,将一块相当强的磁铁长时间放在屏幕上可能会造成永久性损伤。如果有效的话,重置是通过消磁线圈来实现的,消磁线圈会产生自己的磁场,从本质上消除你用磁场产生的磁场。你可以了解更多在这里

把电视倒过来

地球磁场也会影响图像。CRT电视的设计考虑到地球磁场的影响,因此只能在正确的方向上工作。然而,如果你把电视倒过来,地球磁场就会以相反的方式穿过电视,这就扰乱了上面提到的精确的电子引导机制。

图3。注意右图中地球磁场的方向。虽然这是一个粗略的可视化,但如果你把电视倒过来,地球磁场是从相反的方向进入的。

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旧的

发现电子:早在1897年,J·J·汤普森就使用了一种与CRT类似的设备来确定存在比原子还小并且带负电荷的物质——后来被称为电子。这是亚原子粒子存在的第一个明确证据。我们已经在舰队学校写过了在这里

和新的

记住,CRT有电子枪和引导磁铁,而你的磁铁可能会影响电子的路径。以类似的方式,澳大利亚同步加速器使用电子枪将电子射入一个巨大的管状环中,同步加速器中的强大磁铁将电子偏转并引导电子绕环运动,并将电子推向接近光速的速度(约每秒299,792公里)。电子以这种速度从磁铁上偏转,产生强烈的电磁辐射光束,或光,科学家们利用它来了解从细胞和新型金属到金属等一切物质的结构和功能巧克力(使巧克力更加美味,入口化)。

那么现代电视呢?

不用讲太多细节,现代电视不使用电子枪和磁铁来引导它们。例如,LED电视使用单个LED开关来构建图像。试着在LED供电电路旁边贴一块磁铁。什么也不会发生。