Лаб. 7 физика (2 семестр) (отчет)

ГУАП

Кафедра 3

Преподаватель: Кректунова И. П.

Отчет о лабораторной работе

по курсу: “Общая физика”:

Определение периода релаксационных колебаний при помощи электронного осциллографа

Работу выполнил

студент гр. №3126: Евгеньев В. В.

Санкт-Петербург

2012

1) Цель работы: Расчет периодов релаксационных колебаний в RC-контуре при различных электроемкостях контура; измерение периодов релаксационных колебаний при помощи электронного осциллографа и сравнение теоретических и экспериментальных данных.

2) Описание установки: Для наблюдения релаксационных колебаний и измерения их периода в работе используется электронный осциллограф, основной частью которого является электроннолучевая трубка (ЭЛТ). Трубка представляет собой стеклянный баллон с люминесцирующим экраном и впаянными электродами. Между подогреваемым катодом К , являющимся источником свободных электронов, и анодами А1 и А2 ,играющими роль также и фокусирующей системы, прикладывается высокое напряжение, ускоряющее движение свободных электронов. Пройдя ускоряющую разность потенциалов, пучок электронов попадает на экран и вызывает его свечение. При этом на пути к экрану пучок электронов последовательно между двумя парами отклоняющих пластин Р1 и Р2 . Если к пластинам Р1 источник переменного напряжения, то между пластинами возникает переменное электрическое поле. Под действием этого поля пучок электронов будет колебаться в вертикальном направлении, а светящиеся пятно на экране будет совершать колебания вдоль вертикальной прямой. При подаче напряжения на горизонтально отклоняющие пластины Р2 светящиеся пятно на экране будет перемещаться вдоль горизонтальной прямой. Обычно в осциллографах на пластины подается напряжение, линейно возрастающее со временем и с последующим резким спадом. Тогда при отсутствии напряжения на вертикально отклоняющих пластинах Р1 светящееся пятно на экране будет двигаться с постоянной скоростью вдоль горизонтальной прямой. Как только пятно достигнет крайней точки экрана, напряжение на пластинах Р2 резко падает , и пятно практически мгновенно возвращается в исходное положение . Нарастание и спад напряжения на пластинах Р2 повторяется многократно с определенным периодом , который можно измерить. Для того чтобы движение пятна началось не из центра экрана, а из крайнего положения, на одну из пластин подается отрицательный потенциал. Смещение пятна под действием линейного напряжения, подаваемого на пластины Р2 , называется разверткой во времени. Для получения линейного напряжения развертки в осциллографе смонтирован генератор пилообразных колебаний. Если теперь к пластине Р1 подключить переменное напряжение с периодом Т1 , к пластинам Р2 подключить пилообразное напряжение с периодом Т2= nТ1 , где n – целое число, то на экране можно будет увидеть неподвижную картину, отражающую изменение напряжения на пластинах Р1 как функцию времени в течение нескольких периодов. Для измерения амплитуды и периода колебания напряжения , подаваемого на пластины Р1 , на экран осциллографа наносится сетка . Для градуировки сетки с делителя напряжений, подключенного к сети переменного тока, подается синусоидальное напряжение, и на экране осциллографа наблюдается синусоида с частотой ƒ0=50Гц (период Т0=0.02с). Наблюдение синусоиды позволяет отградуировать “ось времени“ на сетке экрана. Далее проводят наблюдения релаксационных колебаний и определяют их периоды для различных электроемкостей, включенных в цепь RC – контура. Амплитудное значение напряжений пропорционально количеству делений на сетке, укладывается в пределах амплитуды наблюдаемых колебаний. Постоянное напряжение источника питания U0 измеряется при помощи вольтметра V. Электрическая схема лабораторной установки приводится на передней панели лабораторного макета.

3) Результаты измерений и вычислений:

4	0.005	5	0.004	6	0,003

Контур			, В	, В	, В	, кОм	, мкФ
1	3	0.012	190	175	150	24	0.5	0,0117	0,0003
2	6	0.024	190	175	150	24	1.0	0,0235	0,0005
3	8	0.032	190	175	150	24	1.5	0,0353	0,0033

4) Вывод: Были измерены значения релаксационных колебаний в RC-контуре при различных электроемкостях контура и занесены в таблицу, теоретические и экспериментальные значения равны в пределах погрешности. Погрешности измерения периода релаксационных колебаний:

, мкФ
0,5	0.012	0,0117
1,0	0.024	0,0235
1,5	0.032	0,0353

Погрешности вычислений: