II. Методика исследования сложения колебаний.

В осциллографе производится сложение переменного напряжения, результирующее колебание появляется на экране осциллографа.

Если на пластины конденсаторов не подается напряжение, пучок электронов, вылетающих с катода, не отклоняется и попадает в центр экрана. Если на вертикально отклоняющие пластины "y" подать переменное напряжение, то пучок электронов будет отклонятся к верхней или нижней пластине - на экране осциллографа будет прямая, длина которой соответствует двум амплитудам переменного напряжения.

Чтобы растянуть прямую линию в синусоидальную, на горизонтально отклоняющие пластины подается пилообразное напряжение (развертка).

На экране будет синусоидальная кривая.

На стенде собрана схема:

Подаваемое переменное напряжение равно векторной сумме напряжений на сопротивлениях и .

Поочередно подавая напряжения , , на пластины "y" можно измерить амплитуды , , .

В упражнении 2 на вертикально отклоняющие пластины "y" подается напряжение с двух генераторов, а на горизонтально отклоняющие пластины "x" – пилообразное напряжение (развертка). На экране электронный пучок описывает синусоидальные колебания с изменяющейся амплитудой.

В упражнении 3 на вертикально отклоняющие пластины "y" и на горизонтально отклоняющие пластины "x" подается напряжение с двух генераторов. Электронный луч будет описывать сложные фигуры Лиссажу.

III. Порядок выполнения работы.

Упражнение 1. Сложение одинаково направленных колебаний одной частоты.

1. Включить модуль «Сложение колебаний» тумблером «Сеть» и установить селектор в положение «Упражнение 1 R + Z».

2. Включить осциллограф и подготовить его к работе.

Настройка осциллографа С1-94м:

• Ручка переключателя «вольт/дел.» - в положение 5 в/дел;

• Ручка «плавно» регулировки напряжения – в крайнее правое положение по часовой стрелке;

• Ручка переключателя «время/дел» - в положение 5 мs;

• Ручка «плавно» регулировки частоты разверстки – в крайнее правое положение по часовой стрелке;

• Ручка «уровень» в среднее положение;

• Переключатель входа «Х» (внутр.; сеть; внеш.) – в положение «внутр.»;

• Переключатель входа «Y» (≂; ; ) – в положение «»;

• Переключатель «+ - XY» в положение «+»;

• Ручка ☼ - регулятор яркости;

• Ручка ʘ - регулятор контрастности

• Ручка  - смещение изображения по оси «Y»

• Ручка - смещение изображения по оси «X»

Настройка осциллографа ATTEN ADS1022C:

• Нажать DEFAULT SETUP для установки настроек по умлочанию;

• В секции VERTICAL канала CH2 нажать малую ручку для установления нулевого смещения графика по вертикали; большой ручкой в секции VERTICAL установить масштаб, при котором амплитуда составит 3-4 больших деления экранной сетки (нажатие на большую ручку VERTICAL переключает режим регулировки грубо-точно);

• Большой ручкой HORIZONTAL установить удобный для наблюдения масштаб времени; текущие настройки масштабов отображаются в нижней части экрана;

• Для получения устойчивой картинки настроить синхронизацию развертки: нажать TRIG.MENU и синими клавишами справа от экрана установить Тип – Фронт, Источник – CH2; при необходимости подстроить уровень напряжения срабатывания развертки ручкой TRIGGER LEVEL.

3. Определить амплитуды напряжений(в делениях сетки) на сопротивлениях R(A₁), Z(A₂) и (R+Z) (A_p) , переключая селектор.

При использовании осциллографа ATTEN ADS1022C амплитуду удобно измерять с помощью курсоров:

• Нажать CURSORS, в появившемся меню CURSOR синими клавишами установить Режим – Ручной, Тип – Напряж., Источник – CH2;

• нажать синюю клавишу CurA и ручкой справа вверху от экрана подвести курсор к максимуму синусоиды, после чего нажать CurB и подвести второй курсор к минимуму синусоиды;

• в левой верхней части экрана будет отображаться положение курсоров и разность напряжений ΔV между ними. Разделив ΔV на 2, получаем искомую амплитуду.

4. По измеренным значениям амплитуд вычислить сдвиг фаз φ₂ – φ₁ между колебаниями на элементах R и Z (см. теорию).

Упражнение 2. Сложение одинаково направленных колебаний с близкими частотами. Биения.

1. Подготовить генераторы к работе:

В секции Wave нажать кнопку «синусоида ~»

В секции Frequency Range нажать кнопку 100

ручки «AMPL./INVERSE» (регулировка амплитуды) – в крайнее положение по часовой стрелке;

2. Включить генераторы в сеть «on».

3. На обоих генераторах установить частоту 500 Гц.

4. Включить стенд в положение «Упр. 2».

5. Получить и зафиксировать картину колебаний.

Для фиксации картины колебаний ее нужно зарисовать, сфотографировать или при использовании осциллографа ADS1022C сохранить на USB-накопитель.

Сохранение осциллограммы на USB-накопитель (для ADS1022C, накопитель должен иметь файловую систему FAT32):

• Подключить накопитель к порту USB на передней панели осциллографа, при этом на экране высветится надпись USB Flash Plug In!

• Нажать клавишу RUN/STOP, чтобы «заморозить» изображение;

• Нажать SAVE/RECALL, в открывшемся экранном меню синими клавишами установить Тип – Изображ., КнПечати – СохрИзобр.; затем нажатием клавиши MENU ON/OFF справа вверху от экрана выключить меню;

• Нажать клавишу PRINT справа внизу от экрана: при этом в корне накопителя будет создана папка BMP, в которую будут сохраняться изображения;

• Перед сохранением последующих графиков рекомендуется нажатием SAVE/RECALL проверять, какая информация будет сохранена!

6. Изменяя частоту нижнего генератора 520, 530, 540, 550, 600 Гц получить и зафиксировать картину биений для каждой частоты и измерить период биений (в делениях). Для получения устойчивой картины биений подстроить частоты генераторов и отрегулировать синхронизацию на осциллографе (для С1-94м – ручками «Плавно» и «Уровень»; для ADS1022C – ручкой TRIGGER LEVEL).

7. Сделать выводы о зависимости периода биения от разности частот генераторов.

Упражнение 3. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний.

1. На модуле «Сложение колебаний» установить селектор в положение «Упражнение 3».

2. Настроить осциллограф:

С1-94м: перевести переключатель «+ - XY» - в положение «XY» ( сигнал от генератора подается на пластины X и Y.

ADS1022C: нажать DISPLAY, в появившемся меню синими клавишами справа от экрана установить Формат – XY.

3. Изменяя амплитуду подаваемых с генератора сигналов ручкой AMPL/INVERSE, получить на экране прямоугольник, внутри которого находится фигура Лиссажу. ( Для вывода фигуры в центр подстроить осциллограф: ручками и на С1-94м или малыми ручками VERTICAL на ADS1022C).

4. Выставить на нижнем генераторе частоту 250 Гц, на верхнем 500 Гц и добиться появления на экране устойчивой фигуры Лиссажу, зафиксировать её в двух крайних положениях.

5. Выставляя на нижнем генераторе частоту 375, 500 Гц повторить пункт 5.

6. Нажать кнопку «1К» нижнего генератора и выставить частоту 1500, 1000, 750 Гц, повторить пункт 5.

Частота на нижнем генераторе	Вид фигуры (положение 1)	Вид фигуры (положение 2)	ny/nx
250
375
500
1500
1000
750

7. Для каждой фигуры Лиссажу определить число точек пересечения с осями n_xи n_y и убедиться что отношение n_y/n_x = ν_y/ν_x.