Содержание

1. Цель работы…………………………………………………………..4

2. Теоретическая часть………………………………………………….4

   1. Устройство и принцип работы осциллографа………………….…4

   2. Получение изображения на экране ЭЛТ…………………………..8

3. Экспериментальная часть…………………………………………….9

   1. Приборы и принадлежности………………………………………..9

   2. Описание установки…………………………………………………9

   3. Порядок выполнения работы……………………………………...10

4. Контрольные вопросы……………………………………………….11

Список литературы………………………………………………….11

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 50

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОНННО – ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА

1. Цель работы

Изучение устройства электронно – лучевого осциллографа и знакомство с некоторыми видами наблюдений и измерений, которые можно проводить с его помощью.

2. Теоретическая часть

2.1. Устройство и принцип работы осциллографа

Осциллографы бывают различного типа и назначения. Наиболее распространены магнитоэлектрические («шлейфовые») осциллографы и электронные осциллографы («осциллоскопы»).

Область применения осциллографов чрезвычайно обширна. Возможность преобразования механических, химических, световых, тепловых и других величин в электрические сигналы позволяет применять осциллографы во многих отраслях науки и техники.

Электронный осциллограф предназначен прежде всего для исследования быстропеременных периодических процессов. Например, с помощью осциллографа можно найти силу тока и напряжение, изучать зависимость силы тока и напряжения от времени, измерять сдвиг фаз между ними, сравнивать частоты и амплитуды различных переменных напряжений. Кроме того, при применении соответствующих преобразователей осциллограф позволяет исследовать неэлектрические процессы, например измерять малые промежутки времени, кратковременные давления и т. д.

Достоинством электронно – лучевого осциллографа является его высокая чувствительность и практическая безынерционность действия, что позволяет исследовать процессы, длительность которых не превышает 10 ^{– 6} – 10 ^{– 7} с.

Электронный осциллограф состоит из электронно – лучевой трубки, усилителей исследуемого сигнала, генератора развертки, блока питания: трансформатора и выпрямителя. Все эти блоки находятся внутри корпуса, на переднюю панель которого выведены экран электронно – лучевой трубки, тумблер включения и выключения питания осциллографа, различные переключатели, ручки управления и зажимы для подачи на осциллограф исследуемых напряжений.

Рассмотрим устройство и принцип действия отдельных частей осциллографа.

Электронно – лучевая трубка представляет собой стеклянную колбу специальной формы рис. 2.1 с вмонтированной в нее системой электродов. Внутри колбы создан высокий вакуум.

Рис. 2.1

В колбе помещается подогреватель 1, катод 2, управляющий электрод 3, первый анод (фокусирующий) 4, второй анод (ускоряющий) 5, вертикально отклоняющие пластины 6, горизонтально отклоняющие пластины 7, экран 8, покрытый флюоресцирующим веществом.

Основной узел ЭЛТ – электронно – лучевая пушка, которая формирует электронный луч и направляет его на экран. Она состоит из нескольких электродов.

Катод – это полый тонкостенный цилиндр с плоским донышком, покрытый активирующим слоем для уменьшения работы выхода электрона.

Нить накала – спираль из вольфрама, покрытая керамикой для изоляции от катода. На спираль подается низкое напряжение, Нагреваясь, спираль накаляет катод до температуры, при которой происходит достаточно интенсивная термоэлектронная эмиссия с поверхности катода.

Управляющий электрод. выполняет две функции: предварительную фокусировку электронного луча и регулировку его плотности. Подавая на управляющий электрод отрицательный по отношению к катоду потенциал, можно регулировать число электронов, выходящих из электронной пушки, и, следовательно, яркость свечения экрана. Поэтому ручка, соответствующая движку потенциометра R₁, обозначается значком ☼ – «яркость». К тому же электроны, вылетающие с торца катода в различных направлениях, отклоняются полем управляющего электрода и проходят через отверстия в его донышке. Таким образом, управляющий электрод сужает электронный луч, «фокусирует» его.

Система из двух анодов: 4 – первый анод и 5 – второй анод. Эти электроды предназначены для ускорения электронного потока и его точной фокусировки. Пучок, проходя внутри первого анода, сжимается, а затем окончательно фокусируется второй электростатической линзой, образованной полем между первым и вторым анодами. Фокусировка осуществляется изменением потенциала первого анода. Движок потенциометра R₃обозначается значком– фокус.

Система отклоняющих пластин.

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 соси Y), а вертикально расположенные – по

горизонтали (вдоль оси Х).Рис.2.2

Электрон влетает в однородное электрическое поле со скоростью v₀ =v_z. Вдоль осиz на электрон не действуют никакие силы, поэтому в этом направлении он движется равномерно:

z = v₀ t . (2.1)

Вдоль оси Y на электрон действует постоянная силаF=eE, где– напряженность поля между пластинами. Следовательно, движение электрона вдоль осиYявляется равноускоренным и для него справедливы уравнения:

V_y = at, y = . (2.2)

Ускорение найдем из второго закона Ньютона:

. (2.3)

Тогда

. (2.4)

Учитывая, что из (2.4) получим

. (2.5)

Из формулы (2.5) видно, что смещение луча на экране пропорционально напряжению на отклоняющих пластинах. Поэтому, можно записать

; (2.6)

, (2.7)

где х,y– смещения луча в горизонтальном и вертикальном направлениях;u_x,u_y– разности потенциалов между горизонтально и вертикально отклоняющими пластинами; α_x, α_y– чувствительность трубки к напряжению соответственно в направлении осейхиу.

При одновременно действии полей между обеими парами пластин луч смещается и в горизонтальном и в вертикальном направлениях и окажется в точке с координатами хиу, определенными формулами (2.6) и (2.7).