Периода и частоты сигнала

1. Подать на осциллограф сигнал произвольного напряжения (до 85 В) и произвольной частоты, установленных преподавателем.

2. Установить ручки << Y >> и << ПЛАВНО >> в крайние правые положения.

3. Установить переключатель << V/ДЕЛ. >> в такое положение, чтобы размах колебаний L (упр. 1а) или амплитуда колебаний A (упр. 1б) на экране составили 4-6 делений шкалы по вертикали.

4. Установить переключатель << ВРЕМЯ/ДЕЛ. >> в такое положение, при котором на экране отображается не меньше одного периода колебаний и ручкой << УРОВ. >> добиться устойчивого изображения на экране.

5. Определить амплитуду напряжения сигнала с помощью переключателя << V/ДЕЛ. >> и размера развертки по вертикали L или размера A так, как это делалось в упражнении 1.

6. Измерить на развертке колебания расстояние S (в делениях шкалы экрана – ''клетках'') между двумя точками, имеющими одинаковую фазу колебания (рис. 2.6 или рис. 2.7, б) и определить период колебаний T (с), равный произведению этого расстояния на коэффициент развертки (показания переключателя << ВРЕМЯ/ДЕЛ. >>).

7. Вычислить частоту колебаний по формуле .

Отчет о работе

Составляется согласно общим требованиям.

Контрольные вопросы

1. Как устроена электронно-лучевая трубка и для чего предназначены ее электроды?

2. Каково преимущество осциллографа перед вольтметром при измерении напряжения?

3. Как движется электрон в поле конденсатора и вне его? Меняется ли его горизонтальная скорость?

4. Как происходит развертка луча по горизонтали?

5. Каков физический смысл чувствительности?

6. Какое напряжение подается на горизонтально и вертикально отклоняющие пластины?

7. Как находится время движения электрона в электрическом поле плоского конденсатора?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Савельев И. В. Курс общей физики. Т. 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. – М.: Наука, 1978. С. 203-205.

Дополнительная литература

1. Физический практикум. Электричество и оптика. / Под ред. Ивероновой В. И. / Сост.: Белянкин А. Г., Мотулевич Г. П., Четверикова Е. С., Яковлев И. А. – М.: Наука, 1968. С. 9-15.

2. Кортнев А. В., Рублев Ю.В., Куценко А. Н. Практикум по физике. – М.: Высш. шк., 1965. С. 282-290.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

УВЕЛИЧЕНИЕ ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Цель работы - ознакомление со способами увеличения пределов измерения приборов по току и напряжению.

Приборы и принадлежности: гальванометр, магазин сопротивлений, источник тока, контрольные миллиамперметр и вольтметр, реостат, ключ.

Краткая теория

Что делать, если нужно точно измерить напряжение в розетке, где напряжение около 220 В, но ваш вольтметр может измерять напряжение не больше 60 В? Что делать, если нужно измерить силу тока в цепи, большую, чем та, на которую рассчитан Ваш амперметр? В подобных случаях можно обойтись имеющимися в наличии приборами, если использовать резистор с известным сопротивлением. Подключая это сопротивление соответствующим образом к измерительному прибору, можно расширить его предел измерения. Если есть несколько известных сопротивлений, получим многопредельный прибор.

В качестве измерительного прибора часто берут чувствительный гальванометр. Подключая к нему различными способами сопротивления, его применяют для измерения тока или напряжения. Это возможно потому, что по закону Ома напряжение и ток пропорциональны друг другу.

Для того чтобы включение электроизмерительных приборов не вносило искажения в измеряемые величины, прибор, включенный последовательно, должен иметь минимальное сопротивление, а прибор, включаемый параллельно, – максимальное.

Измерение тока. Амперметры включают в цепь последовательно с исследуемым участком и чтобы не влиять на величину измеряемого тока, их изготовляют с малым внутренним сопротивлением. Для увеличения предела измерений к амперметру параллельно присоединяется проводник (резистор), называемый шунтом (рис. 3.1).

Рис. 3.1 Рис. 3.2

Расчет шунта. По первому закону Кирхгофа ток в неразветвленной части цепи равен сумме токов в разветвленной части (рис. 3.1):

(3.1)

Пусть разность потенциалов между точками А и В равна U, тогда по закону Ома для участка цепи

,

где R_А – внутреннее сопротивление амперметра; R_ш – сопротивление шунта. Подставляя I_ш из (3.1), получим

,

откуда

. (3.2)

Пусть вся шкала измерительного прибора рассчитана на максимальный ток I_А. Чтобы увеличить этот предел измерения амперметра в N раз, т. е. I=N·I_А, необходимо параллельно к нему присоединить шунт, сопротивление которого из (3.2) должно быть

. (3.3)

При включении шунта цена деления прибора возрастает в N раз.

Измерение напряжения. Вольтметр включается параллельно с исследуемым участком цепи и поэтому изготовляется с максимально большим внутренним сопротивлением. Для увеличения предела измерения вольтметра берут добавочное сопротивление R_д, включаемое последовательно с вольтметром (рис. 3.2).

Расчет добавочного сопротивления. По закону Ома разность потенциалов между точками А и В (см. рис. 3.2) равна

.

Так как – показания вольтметра, то

. ­ (3.4)

Пусть вся шкала прибора рассчитана на максимальное напряжение U_V. Чтобы увеличить этот предел измерения вольтметра в N раз, т.е. , необходимо последовательно к нему присоединить добавочное сопротивление R_д, которое из (3.4) должно быть

. (3.5)

При подключении добавочного сопротивления цена деления прибора возрастает в N раз.