WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

45 В ванну, сделанную из материала с хорошими электроизолирую- Геометрическое место всех точек поля, для которых в цепи зонда щими свойствами, помещают металлические электроды, поле между ко- ток равен нулю, образует эквипотенциальную поверхность в исследуеторыми изучается. Ванна заполняется жидким электролитом, проводи- мом поле. Потенциал этой поверхности измеряется вольтметром, вклюмость которого мала по сравнению с проводимостью металла (например, ченным между движком и одним из электродов. Для каждого установводой). На зажимы электродов подается постоянное напряжение. В схе- ленного на движке значения потенциала находят путем перемещений му подачи напряжения на электроды входят понижающий трансформа- зонда в ванне эквипотенциальную поверхность исследуемого поля.

тор и выпрямитель. Измерительная схема состоит из зонда, нуль-гальва- На дно ванны нанесена координатная сетка. Это позволяет перенометра и делителя напряжения (рис. 4). носить на миллиметровую бумагу в любом масштабе найденные точки Нуль-гальванометром называется стрелочный гальванометр, нуле- равного потенциала. Соединяя эти точки плавной линией, можно полувое деление шкалы которого расположено посередине шкалы, и стрелка чить изображение эквипотенциальной поверхности. Зная их расположеприбора может отклоняться от него симметрично в обе стороны. Такой ние, легко построить силовые линии исследуемого поля, так как линии гальванометр удобен при работе с зондом, когда при поисках эквипотеннапряженности E ортогональны эквипотенциальным поверхностям.

циальной поверхности направление тока через гальванометр может менять знак.

Ход работы 1. В ванну, наполненную водой, установить систему из двух электродов, образующих плоский конденсатор.

Э2. Расчертить на миллиметровой бумаге в масштабе сетку, анаЭ1 Э2 ср.. точно щуп гальв.

логичную нанесенной на дно ванны. Отметить на ней положение элекзонд грубо тродов.

3. Включить источник питания.

Эванна G 4. Движок потенциометра вывести в крайнее положение от себя.

Поместить зонд между электродами. Вращением ручки «Установка нуля» добиться, чтобы стрелка гальванометра указывала на «0». Больше эту ручку не трогать! 5. Поместить между электродами зонд и найти точки равного поV тенциала (5–6 точек), таким образом точки, в которых при помещении в них зонда ток в цепи гальванометра равен нулю. Перенести координаты найденных точек на миллиметровую бумагу, соединить их плавной линией, указать потенциал, которому соответствуют эти точки. Потенциал R определяют по вольтметру.

Рис. 6. Изменяя напряжение с помощью потенциометра, построить 5–Схему не разбирать! эквипотенциальных линий, отличающихся одна от другой на = 0,1–3 В.

7. Установить в ванне новую систему электродов и повторить изПеремещая движок на делителе напряжения, можно придавать мерения, указанные в пунктах 2–6.

этому движку различные значения потенциала относительно электро8. На основании полученных эквипотенциальных кривых постродов, погруженных в ванну (в пределах полной разности потенциалов, ить силовые линии каждого поля. Рассчитать среднюю напряженность поданной на электроды и на делитель).

на нecкoльких участках поля плоского и цилиндрического конденсатоЗонд представляет собой тонкий металлический стержень с заост ренным концом на изолирующей ручке. Если зонд находится в такой ров по формуле, где – разность потенциалов двух соседних E = r точке поля, потенциал которой равен потенциалу движка делителя, то эквипотенциальных линий, r – расстояние между линиями.

тока в цепи зонда и гальванометра не будет.

47 9. Используя полученную экспериментальную зависимость для 1. Назначение электронного осциллографа цилиндрического конденсатора, определить из формулы (4) поверхностЭлектронный осциллограф в основном предназначен для исследоную плотность электрического заряда.

вания быстропротекающих периодических процессов.

10. Рассчитать электрическое поле плоского конденсатора и сравЭлектронными осциллографами называют приборы, в которых с нить экспериментальную и теоретическую кривые (r).

помощью электронно-лучевой трубки можно визуально наблюдать форму и характер электрических процессов, протекающих в какой-либо Контрольные вопросы цепи. Осциллографы применяется в основном для следующих целей:

1. Сформулируйте и напишите закон Кулона.

1) исследования напряжения или тока быстропротекающих про2. Основные характеристики электростатического поля, их единицессов в зависимости от времени;

цы измерения.

2) сравнения фаз двух токов, двух напряжений или тока и напря3. Докажите ортогональность эквипотенциальных поверхностей и жения;

силовых линий.

3) сравнения амплитуды двух напряжений или двух токов;

4. Теорема Гаусса и ее применение для расчета полей.

4) определения частот колебаний и измерения малых промежут5. Выведите связь между напряженностью и потенциалом.

ков времени.

6. Как изменится зависимость (r), если изменить знаки зарядов Достоинствами электронно-лучевого осциллографа являются его на пластинах конденсатора высокая чувствительность и безынерционность действия, что позволяет исследовать процессы, длительность которых порядка 10-6–10-8 сек.

Литература 2. Электронно-лучевая трубка 1. Детлаф А.А. и др. Электричество и магнетизм. М.: Высш. шк., 1977. Курс физики: Т. II. § 1.1–3.4.

Осциллограф представляет собой прибор, состоящий из электрон2. Иверонова Б.И. Физический практикум. Электричество и оптино-лучевой трубки, усилителей напряжения для отклоняющих пластин, ка. М.: Наука, 1968. С. 9–15.



генератора развертки и других вспомогательных элементов (рис. 1).

3. Савельев К.В. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. М.:

Наука, 1988. Курс общей физики: Т. 2. § 2–14.

4. Сивухин Д.Б. Электричество, М.: Наука, I977. Общий курс физики: Т. III. § 5–8.

Лабораторная работа № Изучение работы осциллографа Цель работы: изучение общих принципов устройства, назначения и работы основных блоков и узлов электронного осциллографа.

Приборы и принадлежности: электронный осциллограф, универсальный регулируемый источник питания на переменный и постоянный ток, звуковой генератор, генератор пилообразных колебаний в сборе на панели (релаксационный генератор), соединительные кабели и провода.

Рис. 49 Внутрь трубки впаян ряд электродов. Источником электронов няющие пластины) подать исследуемое, периодически меняющееся наслужит катод 2, подогреваемый спиралью 1. Между катодом и первым пряжение, то пятно будет перемещаться на экране в вертикальной плосанодом 4 приложено напряжение порядка 1000 вольт. Поэтому электро- кости. Одновременное действие обеих пластин на электронный луч поны ускоряются электрическим полем и попадают на флуоресцирующий зволяет наблюдать на экране изменение исследуемого напряжения во экран 8, вызывая его свечение. В основании цилиндра сделано отвер- времени.

стие для пропускания узкого электронного пучка. Пусть разность потенциалов между катодом и вторым анодом равАноды, являющиеся частью системы электронных линз, имеют на U. Генератор пилообразного напряжения (генератор развертки) нуформу цилиндров или дисков с отверстиями в центре или представляют жен для получения напряжения развертки. Рассмотрим принцип наблюсобой комбинацию дисков и цилиндров. Перегородки внутри первого и дения процессов, изменяющихся во времени на экране. Предположим, второго анодов служат для улавливания электронов, не удовлетворяючто в момент времени t0 к горизонтально отклоняющей пластине прилощих условиям фокусировки.

жено напряжение, линейно меняющееся во времени, т. е. dU/dt = const, Подводя отрицательный потенциал к цилиндру, можно уменьшать тогда пятно будет двигаться по экрану с постоянной скоростью в гориколичество электронов, проходящее через его отверстие, а следовательно, зонтальном направлении. Если в тот же момент времени t0 к вертикальи яркость пятна на экране трубки.

но отклоняющим пластинам подключить исследуемое напряжение, то Второй анод 5, потенциал которого выше первого, служит для фона экране получим кривую зависимости исследуемого напряжения от кусирования электронного луча. Регулируя потенциал второго анода, времени U(t) в интервале от t0 до t – момент времени, когда пятно досможно получить на экране трубки ярко светящуюся точку. Выйдя из тигает экрана. Если U(t) периодическая функция с периодом T=t1-t0, то второго анода, электронный луч проходит между двумя парами металзаставив луч в момент t мгновенно возвратиться в исходное положение лических пластин 6 и 7. Если на любую пару пластин подать напряжеА (рис. 2) и, повторив развертку с постоянной скоростью до точки В, мы ние, то электронный луч отклонится от своего первоначального направувидим на экране второй период изменения величины U(t).

ления, так как электроны будут притягиваться к пластине, заряженной Смещая луч от точки А до точки В вдоль горизонтальной оси с положительно, и отталкиваться от пластины, заряженной отрицательно.

постоянной скоростью, а потом мгновенно возвращая его от В к А и, Экран трубки представляет собой слой флуоресцирующего вещеповторяя такую развертку многократно, мы можем увидеть на экране ства, нанесенного на внутренней стороне трубки. В качестве флуореснеподвижную картину изменения U(t).

цирующих составов используются виллемит, вольфромовокислый кальций, фосфористый сульфид цинка. Точка экрана, на которую попадают электроны, светится, и мы видим место этого попадания. Электроны Луча, бомбардируя экран, выбивают из него вторичные электроны. Для отвода вторичных электронов на внутреннюю поверхность баллона B трубки, начиная от второго анода и почти до экрана, часто наносят проA водящий слой графита, так называемый аквадаг, который присоединяют ко второму аноду. Благодаря этому устраняется опасность накопления на экране отрицательных зарядов и устанавливается электрическое равновесие, при котором потенциал экрана остается неизменным. Отклоняющие пластины служат для отклонения электронного луча. Величина этого отклонения пропорциональна напряжению между пластинами. На Рис. вертикально расположенные пластины (горизонтально отклоняющие пластины) подается напряжение от генератора развертки, которое за- Если t1-t0=nT, где n – целое число, то на экране мы получим n пеставляет пятно двигаться равномерно в горизонтальной плоскости. Если риодов изменения величины U(t). После всего сказанного нетрудно на пару горизонтально расположенных пластин 6 (вертикально откло- увидеть, что график изменения напряжения развертки подаваемого на 51 горизонтально отклоняющие пластины будет иметь вид, изображенный Поведение неоновой лампы как электрического проводника мона рис. 3, т. е. будет пилообразным. жет быть описано при помощи вольтамперной характеристики лампы, приведенной на рис. 5.

U(t) I IIr t0 t1 t Рис. Принцип работы генератора основан на зарядке и разрядке конденсатора. Подключив конденсатор через сопротивление к источнику Ur U3 U постоянного напряжения, мы получим возрастание напряжения на его Рис. обкладках, причем q(t) На рис. 5 видно, что при малом напряжении на электродах ток чеU(t)=, C рез лампу равен нулю. При достижении напряжения зажигания UЗ ламгде q – количество электричества, C – емкость конденсатора.





па вспыхивает и ток скачком достигает величины IЗ. При дальнейшем Разрядка конденсатора через сопротивление происходит по экс- увеличении напряжения ток в лампе все время возрастает.

поненциальному закону, и если в момент t отключить конденсатор от В момент включения батареи конденсатор C не заряжен и лампа источника напряжения и замкнуть его на сопротивление, то начнется не горит. Через сопротивление конденсатор постепенно заряжается, и разрядка конденсатора. напряжение на его обкладках возрастает и стремится к значению Uб.

Наиболее простой схемой для возбуждения пилообразных коле- Если UЗ < Uб, то в некоторый момент лампа вспыхивает. Когда лампа баний является схема с неоновой лампой (рис. 4), где R – сопротивле- вспыхивает, ее внутреннее сопротивление резко падает, появляется знание, C – конденсатор, N – неоновая лампа. чительный ток и начинается разрядка конденсатора до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не упадет до Uг. Далее процесс заряда и разряда будет периодически повторяться. Это пилообразное напряже+ ние через усилитель подается на пластины трубки для развертки изоR N C бражения.

Синхронизация – При наблюдении периодических процессов важно получить на экране неподвижное изображение. Для этого нужно, чтобы в периоде генератора развертки укладывалось целое число периодов исследуемого Рис. 4 процесса. Оказывается, что соблюсти достаточно точное соотношение 53 периодов непросто из-за нестабильности генератора развертки или само- "V/дел." – переключатель-множитель ступенчатого (грубого) и го изучаемого процесса. Для принудительного согласования периодов плавного изменения коэффициента вертикального отклонения по оси используют «синхронизацию», т. е. выбирают схему при которой изу- «Y»;

чаемое напряжение «навязывает» свой период генератору развертки. В " " – ручка регулировки вертикального смещения луча на экране.

данном осциллографе можно применять два вида синхронизации: внутреннюю – исследуемым сигналом, внешнюю – от внешнего генератора.

3. Ручки и переключатели блока развертки:

Все органы управления осциллографа могут быть разделены на 4 группы:

1) органы управления электронным лучом;

2) органы регулировки исследуемого сигнала;

"1; 0,1; X" – переключатель вида работ со входами «Y» 3) органы управления развертками;

или «X», а также скорости развертки;

4) вспомогательные органы управления.

Перед началом работы включить осциллограф и изучить назначе"время/дел." – переключатель-множитель установки времени разние всех его ручек управления.

вертки «грубо» и «плавно»;

Назначение и обозначения ручек и переключателей, расположенных " " – ручка регулировки горизонтального смещения луча на на передней панели осциллографа типа С1-65А экране;

Примечание: В данном описании хода лабораторной работы предлагаются сведения только по основным органам управления на па" " – «грубо»;

нели осциллографа. О назначении вспомогательных органов управления, при желании, можно осведомиться у преподавателя, проводящего занятия, или учебного мастера.

" " – «плавно».

1. Ручки общей установки и регулировки луча:

4. Ручки и переключатели блока синхронизации:

"" – ручка регулировки яркости свечения луча на экране;

"ВЧ" – ручка регулировки стабильности изображения при работе с высокочастотными сигналами;

" " – ручка регулировки фокуса изображения;

"Уровень" – ручка регулировки стабильности изображения при работе с низкочастотными сигналами;

" " – ручка регулировки подсвета шкалы экрана осциллографа (для работы с прибором в условиях плохой внешней освещенности).

"+ -" – тумблер переключения положения изображения на экране;

2. Ручки и переключатели блока усилителя входа «Y»:

" " – тумблер переключения рода сигнала, подаваемого на вход блока синхронизации «X»;

" " – гнездо входа блока усилителя "Y";

"внутр.; сеть; 1:1; 1:10; внеш." – переключатель вида синхронизации сигналов и коэффициентов горизонтального отклонения сигналов " " – переключатель рода входных сигналов, подаваемых на по оси «X»;

вход блока усилителя «Y»;

55 Блок усилителя «Y»:

" X $" – гнездо входа блока синхронизации «X».

Переключатель блока усилителя «Y» " " в положение "".

В течение всей работы его положение остается неизменным.

5. Блок калибратора прямоугольных сигналов используется соПереключатель коэффициентов вертикального отклонения луча трудниками из числа учебно-вспомогательного персонала кафедры для "V/дел." предварительной настройки и регулировки осциллографа.

«грубо» в положение «1»; «плавно» в крайнее правое положение "".

" " – клемма подключения к корпусу осциллографа;

Блок развертки:

" " – клемма заземления корпуса осциллографа.

Переключатель "x1; x0,1; X" в положение " X".

Ход лабораторной работы. Подготовка прибора к работе Переключатель " ; ; " в положение "Z". Положение 1. Включить осциллограф в сеть переменного тока частотой 50 Гц этого переключателя также остается неизменным в течение всей лабои напряжением 220 В при помощи тумблера «сеть» на панели прибора.

раторной работы.

Необходимо учитывать, что практически всегда после включения осциллографа в сеть переменного тока экран остается темным, т. е. луч на Блок синхронизации:

нем не виден.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.