Упражнение 1 Определение чувствительности осциллографа

1. Подсоединить клеммы выходного напряжения звукового генератора (ЗГ) к вертикально отклоняющим пластинам осциллографа (ОС). Регулятор напряжения на ЗГ должен быть установлен на нуль. Генератор развертки отключен.

2. Параллельно к клеммам ЗГ подсоединить вольтметр переменного напряжения.

3. Включить в сеть осциллограф и звуковой генератор. Приборы должны прогреться в течение 2 - 3 минут.

4. Установить светящуюся точку в центре экрана осциллографа.

5. Вращая ручку регулятора напряжения ГЗ, подать на Y-пластины осциллографа небольшое напряжение. Измерить длину L получаемого на экране вертикального отрезка. Опыт повторить не менее пяти раз, изменяя эффективное напряжение от нуля до 15 В.

6. Вычислить амплитудные значения подаваемых напряжений по формуле: , где U_эфф - напряжение на вольтметре.

7. Рассчитать чувствительность осциллографа для каждого значения напряжения: S_Y = L/2U.

8. Результаты измерений и вычислений занести в табл. 3. Сделать вывод, зависит ли чувствительность от величины напряжения на вертикально отклоняющих пластинах.

Табл.3

Номер опыта	Uэфф,В	U,В	L	SY	SY	%

Упражнение 2 Определение амплитуды звукового сигнала.

1. Подсоединить к Y- пластинам осциллографа микрофон. Подать звуковой сигнал голосом или с помощью камертона.

2. Включить генератор развертки осциллографа. Изменяя частоту развертки регуляторами “диапазон частот” и “частота плавно”, добиться на экране устойчивого изображения звукового сигнала.

3. Используя данные, полученные в предыдущем задании, оценить амплитуду полученного звукового сигнала в вольтах.

Упражнение 3 Изучение фигур Лиссажу.

1. Отключить генератор развертки.

2. Подсоединить к пластинам X и Y звуковые генераторы.

3. Вращая лимбы звуковых генераторов, подать на Х иY- пластины осциллографа сигналы с соотношением частот 1:0,5; 1:2; 1:3; 1:4 и т.д. Полученные фигуры зарисовать.

Контрольные вопросы

1. Опишите устройство электронно-лучевой трубки осциллографа.

2. Объясните принцип работы генератора пилообразного напряжения.

3. Что такое синхронизация сигналов? Как она достигается в данной работе?

4. Как осуществляется развертка сигнала по времени на экране осциллографа?

5. Какую информацию можно получить с помощью фигур Лиссажу?

1. Как используется осциллограф в биологических исследованиях?

2. Решите задачу. Электрон влетает в плоский воздушный конденсатор параллельно его пластинам со скоростью 6·10⁷ м/с. Расстояние между пластинами 1 см, разность потенциалов 600 В. Найти отклонение электрона, вызванное полем конденсатора, если длина его пластин 5 см.

VIII. Магнитное поле земли Теория метода и описание установки

Земля представляет собой огромный магнит, полюса которого лежат вблизи географических полюсов: вблизи северного географического полюса расположен южный магнитный полюс S, а вблизи южного географического северный магнитный полюс N. Магнитное поле Земли в первом приближении совпадает с магнитным полем диполя «ab», помещенного в центре Земли (см.рис.8.1). По по­следним гипотезам поле Земли связано с токами, циркулирующими по поверхности ядра Земли, а отчасти с намагниченностью горных пород и токами в радиационных поясах.

М агнитное поле Земли на экваторе направлено горизон­тально (точка В), а у магнитных полюсов — вертикально (точка А). В остальных точках зем­ной

п

Рис.8.1

оверхности магнитное поле Земли направлено под

некото­рым углом к горизонту (см.например точку К).

Величину проекции напря­женности земного магнитного поля Н на горизонтальную плоскость называют горизонтальной составляющей магнитного поля Земли Нз. Направление этой составляющей принимается за направление магнитного меридиана, а вертикальная плоскость, проходящая через него, называется плоскостью магнитного меридиана. Угол между направлением магнитного поля Земли и горизонтальной пло­скостью называют углом наклонения, а угол между географическим и магнитным меридианом — углом склонения.

М агнитная стрелка, которая может вращаться лишь около вертикальной оси, будет отклоняться в горизонталь­ной плоскости только под действием горизонтальной составляющей магнитного поля Земли (Нз).

Это свойство магнитной стрелки используется в приборе тангенс-гальванометре для определения Нз. Тангенс-гальванометр представляет собой плоскую вертикальную катушку радиуса R с некоторым числом витков п. Величина радиуса катушки и число витков указаны на тангенс-гальванометре.

В

Рис.8.2

центре катушки в горизонтальной плоскости располо­жен компас. Магнитная стрелка компаса при отсутствии тока в катушке будет расположена по магнитному меридиану Земли NS.

Поворотом катушки около вертикальной оси можно добиться совмещения плоскости катушки с плоскостью магнитного меридиана. Если после такой установки катушки по ней пропустить ток, то магнитная стрелка повернется на некоторый угол . Объясняется это тем, что на магнитную стрелку будут действовать два магнитных поля: первое поле — горизонталь­ная составляющая напря­женности поля Земли Нз и второе поле, напряженность, которого создана током катушки — . Направление напряженности магнитного поля тока определяется по правилу буравчика.

Под действием этих полей магнитная стрелка займет такое положение равновесия, при котором равнодействую­щая двух полей будет совпадать с линией, соединяющей полюса стрелки. NS — направление магнитного меридиана Земли, А и В — сечения витка катушки горизонтальной плоскостью, — магнитная стрелка компаса, помещенная в центре катушки, Н₃ — вектор горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли, — вектор напряженности магнитного поля, созданного током в катушке

Обратите внимание на расположение магнитных силовых линий вокруг проводника с током; в точке А ток идет на нас (показан точкой), в точке В ток идет от нас (показан крестиком). Магнитное поле тока (вектор ) направлено перпендикулярно к плоскости витков.

И з рисунка видно, что и, следовательно, (1).

В

Рис.8.3

еличина напряженности поля , созданного током в центре витка, для системы СИ вычисляется по закону Био — Савара— Лапласа для случая кругового тока: (2)

где — ток, текущий в витке, — радиус витка ка­тушки в м.

Напряженность магнитного поля в катушке с числом витков п вычисляется по выражению (2) с учетом числа витков. Подставляя значение в формулу (1), получим:

(3).

Этой формулой и пользуются для опытного определения напряженности магнитного поля Земли Н_з. В системе СИ напряженность магнитного поля измеряется А/м.