Дослідження коливань електричного поля за допомогою осцилографа (Лабораторна робота № 1), страница 2

Якщо , , або , то на екрані буде еліпс, ексцентриситет якого буде визначатися співвідношенням амплітуд  та . Якщо частоти досліджуваних сигналів та  будуть відрізнятися у кілька разів, то на екрані отримаємо фігури Лісажу.

Методика експерименту.

Ввімкнути генератор електричних сигналів у електромережу та дати йому можливість прогрітися протягом 15-30 хвилин. При цьому не допускати «зашкалення» стрілки вольтметра, який реєструє напругу на виході генератора. Перемикач «шкали приладу» поставити на «х1» або «х2» в залежності від величини напруги. Інші положення перемикача «шкала приладу» використовують для контролю ламп генератора. Коли зовнішній опір перевищує 600 Ом (наприклад, вхідний опір осцилографа CІ72 порядку 1 мОм), ввімкнути тумблер «внутр. опір». Коли зовнішній опір менший 600 Ом, тумблер «внутр. опір» треба вимкнути. Перемикач «Вихід опір W» можна виставити в одне з чотирьох положень, тоді стрілочка, що веде до вікна аттенюатора, вказує відповідне максимальне значення шкали вольтметра, який реєструє напругу на виході генератора. При положенні «АТТ» нелінійність характеристик генератора мінімальна. Регулювання частоти вихідного сигналу виконується за допомогою перемикача «Множник» та ручки «Частота Hz».

Перед вмиканням осцилографа в мережу змінного струму, ручки яскравості, контрастності, «Підсилення Х» та «Підсилення Y» викрутити проти стрілки годинника, а ручки «Частота», «Фокус», регулювання променю по вертикальній та горизонтальній осі поставити в середнє положення. Кнопки «Розгортання» та «Синхронізація» треба відпустити. Після подачі напруги на осцилограф треба натиснути кнопку «Мережа» і через 2 хв. отримати електронний промінь на екрані. Досліджуваний сигнал подається на вхід Y, при цьому перемикач «Підсилення Y» задає ціну поділки по осі ординат екрана осцилографа. Потрібно також пам’ятати, що у випадку дослідження змінного у часі електричного сигналу, довжина світлої лінії на екрані осцилографа пропорційна подвоєному значенню амплітуди змінної напруги . Якщо сигнал до осцилографа підходить із генератора, то вольтметр, який реєструє напругу на виході генератора, показує ефективну величину цієї напруги :

                                                                          (7)

Щоб одержати на екрані осцилографа «розгорнутий сигнал», треба натиснути кнопку «Внутр. Синхронізація». Якщо при цьому на екрані буде кілька періодів коливань, що рухаються по екрану, то для стабілізації зображення слід перемикачем «час/см» вибрати такий період генератора розгортки, при якому на екрані осцилографа буде вміщуватися рівно один період електричного коливання. Додатково стабілізувати зображення можна за допомогою ручок «Рівень» та «Стабілізація».

Коли досліджуваний електричний сигнал треба синхронізувати з іншим сигналом, необхідно останній подати на вхід Х та натиснути кнопку синхронізації по входу «X». Якщо на одну пару відхиляючих пластин подати напругу з відомою частотою, а на другу - з досліджуваною, то на екрані осцилографа з’явиться фігура Лісажу. Коли відношення частот напруг, поданих на пластини осцилографа, - раціональне число, то матимемо фігури Лісажу цілком певної форми, з якої можна судити про невідому частоту. Коли відношення частот - число ірраціональне, то фігури Лісажу не мають періодичності - вони являють собою нескінченну незамкнуту криву, яка ніде не повторюється. Фігури Лісажу в цьому випадку перебувають у безперервному русі.

Виконання роботи.

1.  Підготувати до роботи генератор електричних сигналів.

2.  Підготувати до роботи електричний осцилограф.

3.  Подати з генератора сигнал на вхід осцилографа. Його частоту брати з найвищого діапазону, а амплітуду - найменшою.

4.  Визначити за допомогою осцилографа амплітуду та частоту цього електричного сигналу.

5.  Намалювати форму сигналу. Записати при цьому значення перемикачів «В/см», «час/см» та знайдені значення амплітуди та частоти сигналу.

6.  Записати дані електричного сигналу з покажчиків генератора.

7.  Знайти відносну похибку при визначенні амплітуди та частоти електричного сигналу, збільшуючи амплітуду сигналу та зменшуючи його частоту.

8.  Подаючи на входи X та Y два електричних сигнали приблизно однакової амплітуди, дослідити різні фігури Лісажу. Замалювати фігури Лісажу, коли частоти співвідносяться як: 1/1, 1/2,1/3,1/4.

Контрольні запитання.

1.  Поясніть принцип роботи електронно-променевої трубки.

2.  Намалюйте блок-схему електронного осцилографа та поясніть призначення його елементів,

3.  Як відбувається фокусування електронного потоку в електронно-променевій трубці ?

4.  Як визначити частоту електричного сигналу генератора розгортки, коли відома частота електричного сигналу ?

5.  Як визначити амплітуду електричного сигналу, що подається на вхід Y ?

6.  Як визначити частоту електричного сигналу по формі фігури Лісажу, коли відома частота другого електричного сигналу ?

7.  Як визначити амплітуду електричного сигналу, поданого на вхід Х ?

8.  Як відбувається складання взаємоперпендикулярних коливань в електронно-променевій трубці ?

9.  Навіщо в осцилографі є генератор розгортки ? Яку форму і чому має електричний сигнал цього генератора ?