![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Электричество, магнетизм, электромагнетизм, оптика
- •Часть II руководство к лабораторным работам по физике для студентов специальности «Лечебное дело»
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •В колебательном контуре
- •Теоретическое введение
- •Приборы и оборудование
- •Литература:
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическое введение
- •Задание 2. Исследование импульсного сигнала.
- •Задание 3. Наблюдение фигур Лиссажу, возникающих при сложении
- •Изучение работы полупроводникового диода
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение показателя преломления жидкости
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Внимание! Микроскоп включать в сеть напряжением 6,3 в
- •Дифракция плоских световых волн на дифракционных решетках
- •Теоретическое введение
- •Контрольные вопросы
- •Исследование электрического поля проводника с током
- •Изучение горизонтальной составляющей магнитного поля земли
- •Исследование магнитногого поля соленоида
- •Теорема о циркуляции
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
Контрольные вопросы
Привести электрическую схему контура, в котором возникают вынужденные колебания. По какому закону изменяется напряжение на источнике? Дайте определение вынужденных колебаний. Вынужденные колебания являются затухающими или незатухающими?
Чему равны собственная частота контура и коэффициент затухания?
Приведите зависимость напряжения на конденсаторе от времени.
От каких факторов зависит амплитуда напряжения на конденсаторе?
Запишите формулы для реактивных сопротивлений и импеданса. Поясните в чем различие реактивных и активного сопротивлений?
Что такое резонанс? Покажите, что резонанс токов наступает при частоте внешней ЭДС
.
Что такое добротность колебательного контура? Как вычислить добротность через параметры колебательного контура?
Что такое амплитудно-частотная характеристика? Как изменяется форма резонансной кривой с изменением добротности? Как определить добротность по резонансной кривой?
Понятие импеданса тканей организма
Что такое реография и как она используется в медицине?
Литература:
1. Савельев И.В. Курс общей физики, 3-е изд. – М: Наука, 1988, Т. 2, параграф 91.
2. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика.– М: Высшая школа, 1987, главы 18.2 – 18.4.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 13
ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Цель работы: ознакомление с устройством и работой электронного осциллографа.
Приборы и принадлежности: электронный осциллограф, звуковой генератор, преобразователь импульсов (модуль ФПЭ-08), источник питания, выпрямитель, собранный на мостовой схеме на плоскостных диодах.
Теоретическое введение
Электронный осциллограф – прибор, используемый для исследования процессов, протекающих в электрических цепях.
Основными элементами являются: электронно-лучевая трубка; генератор развертки; усилители отклоняющих пластин; блок питания.
Электростатическая трубка представляет собой вакуумированную стеклянную колбу (рис. 1). Внутри нее расположена электронная пушка 1, две пары отклоняющих пластин 6 и 7 и флуоресцирующий экран Э.
Э
Рис.
1
Р
Рис.
2
,
показанные на рис. 2 имеют все время одно
направление) и в то же время отклоняет
его сначала вниз, а потом вверх.
Следовательно, в полях, обращенных
выпуклостями эквипотенциальных
поверхностей к катоду, электроны при
своем движении будут собираться к
горизонтальной оси (действие таких
полей похоже на действие собирающих
линз). В полях, выпуклость эквипотенциальных
поверхностей которых имеет противоположное
направление, электроны будут расходиться
от горизонтальной оси (действие таких
полей похоже на действие рассеивающих
линз).
Отклоняющие пластины. На пути к экрану электронный пучок проходит между двумя парами отклоняющих пластин. Напряжения, приложенные к пластинам, создают между ними электрические поля, которые отклоняют электронный луч и перемещают светящееся пятно по экрану. Горизонтально расположенные пластины отклоняют луч по вертикали (вдоль оси У), а вертикально расположенные – по горизонтали (вдоль оси Х).
У
Рис.
3
Электрон
влетает в однородное электрическое
поле со скоростью
.
Вдоль оси Z
на электрон не действуют никакие силы,
поэтому в этом направлении он движется
равномерно:
.
Вдоль
оси У
на электрон действует постоянная сила
,
где
– напряженность поля между пластинами.
Следовательно, движение электрона вдоль
оси У
является равноускоренным и для него
справедливы уравнения:
.
Ускорение найдем из второго закона
Ньютона:
.
Тогда
.
Учитывая,
что
,
получаем
.
Из
последней формулы следует, что траектория
электрона между пластинами представляет
собой параболу. При выходе из пространства
между пластинами электрон отклонится
от своего первоначального направления
движения на угол
и сместится по оси У
на величину
:
Теперь найдем смещение светящегося пятна на экране
.
Итак, смещение луча на экране пропорционально напряжению на отклоняющих пластинах.
Отклонение пятна на экране (в миллиметрах), вызванное напряжением в 1 В на отклоняющих пластинах, называется чувствительностью трубки:
Если
– потенциал второго анода относительно
катода, то
.
Тогда
чувствительность
зависит от расстояния между пластинами
и экраном и от потенциала на втором
аноде.
Для
того чтобы на экране осциллографа можно
было увидеть, как в некотором физическом
процессе величина у
меняется в зависимости от изменения
другой физической величины х,
т.е.
,
необходимо на горизонтально отклоняющие
пластины подать напряжение
,
пропорциональное х,
а на вертикально отклоняющие пластины
подать напряжение
,
пропорциональное у.
Тогда электронный луч начертит на экране
линию, соответствующую зависимости
.
Если теперь заставить луч неоднократно
повторить этот же путь на экране, то
вследствие инерционности глаза
наблюдатель увидит неподвижный график
зависимости
.
На
практике часто приходится наблюдать
изменение различных физических величин
в зависимости от времени, т.е.
.
При этом на вертикально отклоняющие
пластины необходимо подать напряжение,
пропорциональное исследуемой величине
у,
а на горизонтально отклоняющие пластины
– напряжение, изменяющееся пропорционально
времени.
Д
Рис. 4
Для того чтобы картина на экране осциллографа получалась устойчивой, необходимо, чтобы частота пилообразного напряжения совпадала с частотой повторения изучаемого физического процесса или была меньше ее в целое число раз. Поэтому частота напряжения, даваемого генератором развертки, может меняться в широком диапазоне, и помощью специальной схемы генератор развертки синхронизируется с исследуемым напряжением, подаваемым на вертикально отклоняющие пластины.
Чувствительность электронно-лучевой трубки, как правило, невелика, поэтому на отклоняющие пластины обычно подают напряжение через усилители. Характеристики усилителей отклоняющих пластин (линейность и диапазон пропускаемых частот) во многом определяют качество осциллографа. Величина, равная напряжению, вызывающему отклонение электронного пучка на экране на одно деление в вертикальном или горизонтальном направлении, называется коэффициентом отклонения соответствующего канала осциллографа.
Приборы и оборудование
РО – электронный осциллограф.
PQ – звуковой генератор.
ПИ – преобразователь импульсов (модуль ФПЭ-08).
ИП – источник питания.
Выпрямитель, собранный на мостовой схеме на плоскостных диодах.
Описание установки
Рис.
5
Для изучения электронного осциллографа используется звуковой генератор PQ, а также преобразователь импульсов ПИ. Напряжение питания на преобразователь импульсов поступает от источника питания ИП (рис. 5). Преобразователь импульсов преобразует синусоидальное напряжение звукового генератора в прямоугольные импульсы той же частоты. Для получения прямоугольных импульсов на выходе ПИ следует нажать кнопку « П ». Скважность импульсов регулируется кнопкой «скважность – грубо» и ручкой «скважность – точно». Следует помнить, что для надежной работы ПИ напряжение, поступающее на ПИ с звукового генератора, должно составлять 2 – 3 В.
Порядок выполнения работы
Задание 1. Исследование синусоидального сигнала звукового генератора.
Ознакомиться с описанием используемых приборов.
Включить осциллограф в сеть и настроить его.
Подать напряжение от звукового генератора на вход У осциллографа и получить на экране устойчивое изображение нескольких периодов сигнала.
Измерить период сигнала и рассчитать его частоту.
Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.
Повторить измерение частоты сигнала звукового генератора на 3 – 4 различных частотах.
При любой частоте сигнала звукового генератора PQ установить его больший вертикальный размер в пределах рабочей части экрана.
Измерить амплитуду сигнала.
9. Сравнить полученный результат с показанием вольтметра звукового генератора (учтите, что показания вольтметра генератора соответствуют эффективному значению напряжения).
Таблица 1
№ |
Период сигнала в делениях |
Период сигнала в секундах |
Частота сигнала |
Показания PQ |
|
|
|
|
|
|