Электричество и магнетизм
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
и мгновенно падает до первоначального значения.
Время Tразвертки называется периодом пилообразного напряжения, или периодом развёртки.
Если исследуемое напряжение меняется, например, синусоидально с периодом Тиссл., то луч будет колебаться в вертикальном направлении и при этом плавно перемещаться в горизонтальном направлении слева направо.
Результирующая траектория луча будет представлять собой синусоиду. При равенстве периодов Тиссл = Tразвертки на экране получается один период исследуемого напряжения. Если увеличить период развёртки вдвое, то за время развёртки луч успеет совершить два полных колебания в вертикальном направлении и на экране мы увидим два периода исследуемого напряжения. Когда Tразвертки = nТиссл (n- целое число), осциллограмма будет представлять собой кривую из n периодов исследуемого напряжения. Если период развёртки Tразвертки не является целым кратным периода Тиссл изучаемого напряжения, то электронный луч будет начинать движение слева направо каждый раз в различных фазах и на экране осциллографа картина будет неустойчивой. Чтобы добиться устойчивой картины, нужно частоту развёртки (или её период) сделать равной или кратной частоте исследуемого напряжения (или его периоду). Для того, чтобы развёртка изображения начиналась каждый раз в одинаковой фазе, генератор развёртки запускается сигналом, который вырабатывается блоком синхронизации.
Органы управления осциллографом
- Вход У;
- Регулировка положения луча по горизонтали;
- Вход Х;
- Отключение генератора развертки.
Проведение эксперимента
Задание 1. Определение чувствительности трубки к напряжению
- Соберите схему по рис. 5;
- Ручку регулятора напряжения ВУП - 2 поставьте в крайнее левое положение;
- Включите источник, установите напряжение U = 30 В. Световая точка сместится по оси Х на какое-то расстояние x1.
- С помощью переключателя К измените полярность пластин, при этом световая точка сместится в противоположную сторону от начала координат на расстояние x2;
- Вычислите чувствительность горизонтально отклоняющих пластин по формуле:
где
- Аналогично определите чувствительность вертикально отклоняющих пластин, подавая напряжение на клеммы У.
- Найдите средние значения чувствительности пластин jx и jy при различных значениях напряжений Ux и Uy 30, 50, 60 В.
- Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу;
№
Ux, В
x, мм
Jx, мм/В
Uy, В
y, мм
Jy, мм/В
Задание 2.. Измерение амплитудных значений напряжений
Осциллограф можно использовать для непосредственного измерения амплитудных значений переменного напряжения U0, тогда как вольтметр показывает эффективные значения напряжения. Известно, что если исследуемое напряжение изменяется по гармоническому закону
U= U0sin ?t , то эффективное значение напряжения:
Uэфф= U0/v2.(2)
Это соотношение может быть использовано для определения истинного значения амплитуды переменного напряжения. Целью данного упражнения является измерение амплитудного значения напряжения с помощью осциллографа и его сравнение с вычисленным по формуле (2).
- Соберите цепь по схеме рис. 6
- Регулятор напряжения на ЛАТРе поставьте в крайнее левое положение;
- Включите ЛАТР в сеть и установите напряжение 60 В;
- Определите по координатной сетке длину световой линии L = 2x в мм;
- Зная чувствительность трубки по X, найдите амплитудные значения напряжения по формуле
:
- Вычислите с помощью соотношения (2) амплитудное значение напряжения U0 теор. и оцените, с какой абсолютной погрешностью ?U измерены амплитудные значения напряжения.
- Проделайте аналогичные измерения и вычисления для напряжений 30, 40, 50 В
- Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу;
№Uэфф, ВL, ммU0, В.U0 теор, В?U, B
Задание 3. Визуальное наблюдение сигналов
Проведите наблюдение сигналов от звукового генератора, для этого:
а) на вертикальный вход осциллографа подайте напряжение с выхода звукового генератора;
б) при фиксированном значении частоты генератора развёртки, изменяя частоту сигнала звукового генератора, добейтесь на экране осциллографа появления осциллограмм с кратностью в I, 2, 3 и .более периодов напряжения генератора;
в) зарисуйте вид осциллограммы, укажите на ней периоды сигнала и развёртки.
г) аналогично проведите наблюдения сигналов, подавая напряжения с выхода звукового генератора на горизонтальный вход осциллографа;
Задание 4. Определение частоты сигналов методом фигур Лиссажу
Осциллограф можно использовать для определения частоты неизвестного гармонического колебания. Если на входы Х и У осциллографа подать гармонические сигналы различной частоты, то, участвуя в двух взаимно перпендикулярных колебаниях, электронный луч будет описывать фигуры Лиссажу, вид которых зависит от соотношения амплитуд, частот, фаз
подводимых напряжений (рис. 7) . Фигуры Лиссажу будут неподвижными, если подводимые частоты относятся как целые числа, например, 1:1, 1:2, 1:3, 2:1, 2:3, 3:4, а сдвиг фаз между колебаниями остаётся постоянным. Отношение частот ?x/?y можно узнать по числу точек пересечения горизонтальной и вертикальной линий с фигурой Лиссажу. Цель настоящего упражнения получить на экране осциллографа несколько фигур Лиссажу для соотношения частот 1:1, 1:2, 2:3, 1:3 с разностью фа