Осциллограф служит для наблюдения и измерения параметров релаксационных колебаний: напряжения зажигания и гашения неоновой лампы, периода колебаний.

Звуковой генератор ГЗ-112/1 (ЗГ) используется для определения периода релаксационных колебаний с помощью фигур Лиссажу.

6.6. Изучение работы генератора релаксационных колебаний

При выполнении данного задания генератор ГЗ-112/1 не используется.

1. Установите на магазине сопротивлений МС значение R = 1∙106 Ом, а на магазине емкостей МЕ значение С = 3∙10-3 мкФ. Обязательно должны быть нажаты по две кнопки на МС и МЕ, соответственно, по одной в верхнем и нижнем ряду МС и МЕ. Присоедините проводами магазины емкостей и сопротивлений к гнездам PQ и

Rкассеты ФПЭ-12.

2.Нажмите кнопку «режим» кассеты, при этом неоновая лампа подключается в схему генератора релаксационных колебаний.

3.Соедините специальным кабелем вход Б (гнездо 1 МΩ, 35 pF) осциллографа с магазином сопротивлений МС. Ручки осциллографа установите в следующие положения:

– ручка СИНХР РЕЖИМ – в положение Б;

– ручка НОРМ-ИНВЕРТ – в положение НОРМ (нажата ручка ПЛАВНО переключателя V/ДЕЛ);

– переключатель V/ДЕЛ – в положение 1;

83

–ручка плавного изменения переключателя V/ДЕЛ – в крайнее правое положение до фиксации;

–переключатель , , ~ – в положение ~;

–переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛ в положение 1 mS. Ручка плавного изменения переключателя ВРЕМЯ/ДЕЛ в крайнее правое положение до ее фиксации;

–переключатель режима синхронизации ВНУТР., ВНЕШН., СЕТЬ в положение ВНУТР;

–переключатель ОДНОКР., ЖДУЩ., АВТ, в положение

АВТ.

4.Подключите источник питания (ИП) и осциллограф к розеткам на стойке, шнур питания стойки в основной электрощиток. Нажмите кнопку СЕТЬ на ИП, ручку СЕТЬ на осциллографе потяните на себя.

5.Ручкой регулировки напряжения ИП установите величину напряжения 100 В.

6.Получите на экране осциллографа устойчивую и удобную для измерений картину релаксационных колебаний с помощью ручек V/ДЕЛ, ВРЕМЯ/ДЕЛ. Ручками ↔ и ↕ установите картину в положе-

ние, удобное для измерений 7. Определите амплитуду колебаний, как полуразность потенци-

алов зажигания и гашения лампы, результаты занесите в табл. 1.

Таблица 1

8. Определите период релаксационных колебаний при различных значениях зарядного сопротивления R и емкости конденсатора C. Результаты занесите в табл. 2.

84

9.Постройте график зависимости периода колебаний от величины сопротивления R при фиксированном значении емкости конденса-

тора С: T=f(R) при С = const.

10.Постройте график зависимости периода колебаний от величины емкости конденсатора С при фиксированном значении сопро-

тивления R: T=f(C) при R = const.

11.Сравните полученный результат с формулой (6.15).

6.7. Определение периода релаксационных колебаний методом фигур Лиссажу

1. Подготовьте к работе генератор ГЗ-112/1:

–тумблер ~, установит в положение ~ ;

–переключатель МНОЖИТЕЛЬ – в положение 1 или 10;

–ручку плавной регулировки выходного напряжения – в среднее положение;

–подсоедините специальным кабелем выход генератора ко входу А осциллографа.

2.Ручки управления осциллографа установите в положения:

–ручка СИНХР РЕЖИМ – в положение А;

–ручка ВРЕМЯ/ДЕЛ – в положение X–Y;

85

–переключатель режима синхронизации ВНУТР., ВНЕШН., СЕТЬ – в положение ВНУТР;

–переключатель ОДНОКР., ЖДУЩ., АВТ – в положение АВТ.

3.Подключите источник питания (ИП) и осциллограф к розеткам на стойке, шнур питания стойки в основной электрощиток. Нажмите кнопку СЕТЬ на ИП, ручкуСЕТЬ на осциллографе потяните на себя.

4.Установите на магазинах МС и МЕ значения: R = 2000 кОм,

С= 3∙10-3 мкФ.

5.Получите на экране осциллографа устойчивую и удобную для измерений картину релаксационных колебаний с помощью ручек V/ДЕЛ, ВРЕМЯ/ДЕЛ. Ручками ↔ и ↕ установите картину в положе-

ние, удобное для измерений.

6. Плавно изменяя частоту ЗГ, получите на экране осциллографа неподвижную замкнутую кривую Лиссажу; возможные виды кривых даны на рис. 44:

Рис. 44. Фигуры Лиссажу, возникающие при сложении релаксационных и синусоидальных взаимно перпендикулярных колебаний

Такие фигуры Лиссажу возникают при сложении двух взаимно перпендикулярных колебаний: релаксационных (вход Б) от генератора релаксационных колебаний и синусоидальных (вход А) от звукового генератора. Релаксационные колебания подаются на вход OY, синусоидальные – на вход ОХ осциллографа.

В момент получения неподвижной фигуры частота релаксационных колебаний равна или кратна частоте синусоидального сигнала.

86

7.Изменяя частоту синусоидального сигнала, получите фигуры Лиссажу, соответствующие следующим соотношениям частот: 1:1, 1:2, 1:3 (при этом по вертикали укладывается, соответственно, один, два или три периода синусоидального сигнала).

8.Определите частоты ν данных синусоидальных сигналов по лимбу генератора, учитывая значения переключателя «множитель». Занесите полученные значения в табл. 3.

9.Повторите измерения при других значениях емкостей конденсаторов из магазина емкостей: 5∙10-3 мкФ и 8∙10-3 мкФ. Результаты также занесите в табл. 3.

11. Убедитесь, что период релаксационных колебаний изменяется пропорционально величине емкости конденсатора С. Сравните полученный результат с формулой Томсона.

87

Контрольные вопросы

1.Что называется потенциалом ионизации атома?

2.Опишите процесс ударной ионизации.

3.Самостоятельный и несамостоятельный газовые разряды.

4.Объясните механизм возникновения тлеющего разряда в неоновой лампе.

5.Что называется потенциалом зажигания и потенциалом гашения?

6.Что называется периодом релаксационных колебаний?

7.Опишите принцип работы генератора релаксационных колебаний.

8.Опишите блок-схему экспериментальной установки.

9.Выведите формулу для периода релаксационных коле-

баний.

10.Опишите метод определения периода релаксационных колебаний с помощью фигур Лиссажу.

88

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Детлаф, А.А. Курс физики /А.А. Детлаф. – М.: Высш. шк.,

1989.

2.Савельев И.В. Курс общей физики: учебное пособие: в 3 т. Т. 1. / И.В. Савельев. – М.: Наука, 1992.

3.Савельев, И.В. Курс общей физики. учебное пособие: в 3 т. Т.2. / И.В. Савельев. – М.: Наука, 1988.

4.Сивухин, Д.В. Общий курс физики. Электричество/ Д.В. Сивухин. – М.: Наука, 1983.

5.Калашников, С.Г. Электричество: учебное пособие / С.Г. Калашников. – М.: Физматлит, 2003.

6.Трофимова, Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. – М.:

Высш. шк., 2001.

7.Стрелков, С.П. Введение в теорию колебаний/С.П. Стрелков. – М.–Л.: Гос. изд-во техн.-теор. лит-ры, 1951.

8.Пейн, Г.Я. Физика колебаний и волн / Г.Я. Пейн. – М.: Мир,

1979.

9.Физика. Большой энциклопедический словарь / под ред. А.М. Прохора. – 4-е изд. – М.: Большая Российская энциклопедия,

1998.

10.Стандарт предприятия СТП 2069635-23-88. Комплексная система управления качеством деятельности вуза. Лабораторные работы. Структура и правила оформления. – Казань: КХТИ, 1988.

89