3. Выполнение упражнений и обработка результатов измерений

Перед началом измерений следует ознакомиться с работой генератора сигналов и электронного осциллографа.

Задание 1. Исследуйте форму периодического напряжения в точках «А», «В» и «Н» сменной платы.

1. В режиме непрерывной развертки получите на экране осциллографа осциллограммы.

2. Зарисуйте их, укажите масштабы по осям.

3. Определите периоды, частоты и амплитуды исследуемых напряжений.

Задание 2. Определите частоту переменного напряжения в точке «Н» методом фигур Лиссажу.

1. Переведите осциллограф в режим развертки от внешнего источника и подайте на вход « » напряжение от звукового генератора, а на вход « » напряжение с точки «Н».

2. Подбором частоты генератора добейтесь получения на экране осциллографа фигуры Лиссажу первого порядка. Зарисуйте осциллограмму. Определите частоту сигнала с точки «Н».

3. Увеличивая и уменьшая частоту генератора по отношению к частоте при фигуре Лиссажу первого порядка, получите фигуры Лиссажу высших порядков.

4. По виду фигуры определите ее порядок и соотношение частот на входах « » и « » осциллографа. В каждом случае рассчитайте частоту напряжения в точке «Н».

5. Сравните результаты, полученные при выполнении первого и второго заданий.

4. Контрольные вопросы

1. Расскажите о назначение и принципе работы электронно-лучевого осциллографа. Назовите основные элементы электронно-лучевой трубки. Объясните работу осциллографа на основании блок-схемы, приведенной на рис. 2.2.

2. В чем заключается роль схемы синхронизации?

3. Каким образом проводят измерения в режиме непрерывной развертки?

4. Что такое режим ждущей развертки с синхронизацией исследуемым сигналом? С синхронизацией внешним сигналом?

5. Что такое осциллограмма?

6. Каким образом в режиме ждущей развертки с синхронизацией внешним сигналом можно измерить сдвиг фаз двух напряжений?

7. Что такое фигуры Лиссажу? Как их можно получить на экране осциллографа? Зарисуйте фигуры Лиссажу различных порядков.

8. Каким образом можно определить амплитуду, частоту и период исследуемого сигнала с помощью осциллограммы?

Лабораторная работа № 3

Определение удельного заряда электрона с помошью электровакуумного диода

Цель работы: с помощью электровакуумного диода определить удельный заряд электрона.

Приборы и материалы: вольтметр, сменная плата, универсальный лабораторный стенд, электронная лампа.

1. Краткая теория Общие сведения об электровакуумных приборах

Электровакуумными приборами называют приборы, в которых рабочее пространство изолированно газонепроницаемой оболочкой, имеет высокую степень разряжения или заполнено специальной средой, и действие которых основано на использовании электрических явлений в вакууме или газе.

Электровакуумные приборы делятся на электронные, в которых протекает чисто электронный ток в вакууме, и ионные, для которых характерен электрический разряд в газе.

Особую группу электровакуумных приборов составляют электронные лампы, предназначенные для различных преобразований электрических величин.

В основе устройства и принципа работы электронных ламп лежит явление термоэлектронной эмиссии, т.е. процесс выхода электронов из твердых тел в вакуум или газ, обусловленный нагревом тела. Во всех электровакуумных приборах электронный поток можно регулировать, воздействуя на него электрическим или магнитным полем.

Электронные лампы, имеющие два электрода – катод и анод, называются диодами (рис. 3.1). Главным назначением диодов является выпрямление переменного тока.

Электроды диода устанавливают в вакуумированный стеклянный, металлический или керамический баллон. Одним электродом является накаленный катод, служащий для эмиссии электронов. Другим – анод, служащий для улавливания электронов, испускаемых катодом. Анод притягивает электроны, если он имеет положительный, относительно катода, потенциал. В пространстве между катодом и анодом образуется электрическое поле, которое при положительном потенциале анода является ускоряющим для электронов, испускаемых катодом. Электроны, вылетающие из катода, под действием поля движутся к аноду и образуют ток эмиссии.

В пространстве между анодом и катодом электроны образуют отрицательный заряд, называемый объемным или пространственным, препятствующий движению электронов к аноду. При недостаточном положительном потенциале анода не все электроны могут преодолеть действие объемного заряда, и часть их возвращается на катод. Электроны, ушедшие с катода безвозвратно, определяют катодный ток. Чем выше потенциал анода, тем больше электронов преодолевает объемный заряд и уходит к аноду, т.е. тем больше катодный ток.

Поток электронов, летящих внутри лампы от катода к аноду и попадающих на анод, называют анодным током. Он протекает в анодной цепи. В диоде катодный и анодный токи всегда равны друг другу. Анодный ток является одной из важных характеристик электронной лампы. Электроны этого тока движутся внутри лампы от катода к аноду, а вне лампы – от анода к плюсу анодного источника, затем внутри него и от минуса источника к катоду лампы.

При изменении положительного потенциала анода изменяется катодный ток и равный ему анодный ток. В этом заключается электростатический принцип управления анодным током.

Если потенциал анода отрицателен относительно катода, то поле между анодом и катодом тормозит электроны, вылетающие из катода, и возвращает их на катод. В этом случае катодный и анодный токи равны нулю.

Анодный ток существует при выполнении двух условий: при накале катода, достаточном для электронной эмиссии, и при положительном потенциале анода относительно катода.

Разность потенциалов между анодом и катодом называют анодным напряжением и обозначают . Положительное анодное напряжение создает ускоряющее электрическое поле, под действием которого электроны движутся от катода к аноду.