Лабораторная работа n 5 Электронный осциллограф, электронный коммутатор и звуковой генератор.

Литература

1. Евсюков А.А. Электронный осциллограф в преподавании физики. М.,1972.

2. Калашников СГ. Электричество. М.,1999.

Осциллограф – это измерительное устройство для визуального наблюдения и непрерывной записи связи двух величин, преобразованных в электрические напряжения или токи. Основное назначение осциллографа — определение мгновенных значений величин быстро изменяющихся во времени. В процессе обучения физике осциллограф применяется при проведении демонстрационного и лабораторного физического эксперимента, сам является объектом изучения. Учитель физики должен знать принцип работы прибора и уметь на простых и убедительных опытах раскрыть их перед учащимися. При выполнения опытов с осциллографом широко применяются звуковой генератор и электронный коммутатор.

Целью данной работы является изучение устройства и принципа действия, технических параметров и правил эксплуатации осциллографа и отдельных его блоков, а также звукового генератора и электронного осциллографа.

В процессе подготовки и выполнения работы необходимо овладеть следующими знаниями и умениями:

1.Знать назначение, устройство, принципы действия, технические характе-ристики и правила эксплуатации электронного осциллографа.

2.Знать принцип получения стационарных и временных осциллограмм.

3.Знать устройство, принцип действия, технические характеристики и правила эксплуатации звукового генератора и электронного коммутатора.

4.Уметь проводить демонстрации по получению стационарных и временных осциллограмм с учетом величины и частоты исследуемого напряжения.

5.Уметь проводить демонстрации с применением звукового генератора и электронного коммутатора.

Принцип работы электронного осциллографа

Для понимания устройства и принципа действия электронного осциллографа необходимо ознакомиться с функциональным назначением следующих его узлов: электронно-лучевой трубки, источника питания, электронных усилителей, генератора развертки, входного устройства, цепей синхронизации и гашения луча.

Устройство и принцип действия электронно-лучевой трубки

Электронно-лучевая трубка является одним из важнейших узлов осциллографа. Она состоит из вакуумной колбы цилиндрической формы с расширением к одному концу в виде конуса (рис. 5-1). Конусообразное расширение трубки заканчивается почти плоской передней стенкой, покрытой изнутри слоем люминофора – это экран трубки. Внутри трубки•помещаются нить накала НН, катод К, модулятор М (управляющий электрод), первый и второй аноды А1 и А2 и две пары взаимно перпендикулярных отклоняющих пластин "X" и "У". Если электроды описанной здесь простейшей трубки соединить с источником напряжения в соответствии со схемой (рис. 5-1), то внутри трубки можно получить узкий пучок электронов. Электроны, вылетевшие из катода под разными углами к его активной поверхности, попадают в электрическое поле модулятора, имеющего отрицательный потенциал относительно катода. Этим полем поток электронов сжимается и н аправляется в отверстие модулятора. Так формируется электронный пучок.

Рис. 5-1.

Интенсивность пучка, а следовательно, яркость светящегося пятна на экране можно регулировать изменением потенциала модулятора с помощью потенциометра r1 , так как поле модулятора, помимо сжимающего действия на поток, оказывает еще и тормозящее действие на электроны. На первый анод подается положительное относительно катода напряжение порядка нескольких сот вольт. От потенциала первого анода, который регулируется с помощью потенциометра 2, в основном зависит степень "фокусировки" электронного луча.

Второй анод располагается непосредственно за первым. На него подают более высокое (1-5 кВ), чем на первый анод, положительное напряжение. Внутренняя поверхность стеклянного баллона трубки обычно покрывается проводящим слоем (акванг) и называется третьим анодом (A₃), который соединяется со вторым. Регулируя потенциалы анодов, можно изменять сходимость электронного пучка и добиваться наилучшей фокусировки пятна на экране.

Систему электродов катод-модулятор-аноды называют электронной пушкой. Физические принципы управления электронным пучком с помощью электронной пушки как электронно-оптической системы более подробно описаны в учебной литературе (2).