- •Содержание
- •Лабораторные работы
- •Предисловие
- •Физические измерения. Обработка и оформление результатов измерений
- •Погрешности прямых измерений
- •Элементы теории погрешностей
- •Учет инструментальной и случайной погрешностей
- •Исключение промахов
- •Пример обработки результатов прямых измерений
- •Погрешность косвенных измерений а. Числовая оценка и погрешность косвенных измерений
- •Б. Учет погрешностей, обусловленных неточностью математических и физических констант, табличных данных и т.Д.
- •Некоторые советы и рекомендации к расчетам и вычислениям
- •Графические методы обработки результатов измерений
- •Примерный план отчета по лабораторному исследованию
- •Изучение статистических методов обработки опытных данных
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы
- •Определение момента инерции тел методом трифилярного подвеса
- •О писание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Сложение гармонических взаимно перпендикулярных колебаний
- •Описание прибора
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Литература
- •Определение скорости звука в воздухе интерференционным методом
- •Описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение вязкости жидкости по методу стокса
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Вязкость водных растворов глицерина
- •Определение отношения удельных теплоемкостей газа методом адиабатического расширения (метод Клемана и Дезорма)
- •Теория метода и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение влажности воздуха при помощи психрометра
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Исследование свойств поверхностного слоя жидкости
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Знакомство с основными электроизмерительными приборами Основные электроизмерительные приборы
- •Из приведенной относительной погрешности к можно рассчитать абсолютную (приборную) погрешность а рабочего электроизмерительного прибора
- •Краткая характеристика некоторых систем приборов
- •Многопредельные приборы
- •Правила пользования многопредельными приборами
- •Вспомогательные электрические приборы и оборудование. Сборка электрических схем
- •О монтаже электроизмерительных установок
- •Правила техники безопасности при монтаже электрических схем и производстве измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Измерение температуры терморезистором
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Измерение температуры термопарой
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Изучение работы полупроводникового диода
- •О писание установки
- •Основные данные плоскостных полупроводниковых диодов
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Изучение работы электронного осциллографа
- •Описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение горизонтальной составляющей вектора индукции магнитного поля земли
- •Элементы земного магнетизма
- •Р ис. 3. Внешний вид и схема включения тангенс-буссоли. Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Измерение размеров малых объектов с помощью микроскопа
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение показателя преломления жидкости
- •О писание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Б) результаты измерений занесите в таблицу:
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Исследование линейчатых спектров испускания
- •Описание ртутной лампы
- •Длины волн некоторых линий спектра ртути
- •Порядок выполнения работы
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение концентрации сахара в растворе поляриметром
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Изучение работы газового лазера
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Изучение закона радиоактивного распада
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
Контрольные вопросы
Какие вещества относятся к полупроводникам?
Объясните образование p-n-перехода и его одностороннюю проводимость.
Какими параметрами характеризуются полупроводниковые диоды? Поясните вольтамперную характеристику полупроводникового диода.
Что называется коэффициентом выпрямления диода?
Дайте определение полупроводников p- и n-типа.
Укажите факторы, влияющие на проводимость полупроводников.
Литература
Ливенцев Н.М. Курс физики (для медвузов). – М.: Высшая школа, 1974.
Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. – М.: Высшая школа, 1996.
Лаврова И.В. Курс физики. – М.: Просвещение, 1984. – §§34, 35.
Лабораторная работа № 13
Изучение работы электронного осциллографа
Цель работы: определить чувствительность осциллографа и получить фигуры Лиссажу.
Приборы и принадлежности: электронный осциллограф, звуковой генератор, вольтметр.
Э лектронный осциллограф предназначен для наблюдения функциональной зависимости величин, преобразованных в электрический сигнал. Наиболее часто осциллографы используются для изучения временной зависимости переменных величин.
Основными частями осциллографа являются электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Генератор развертки, блок синхронизации, усилитель вертикального и горизонтального каналов отклонения, блок питания.
Электронно-лучевая трубка является основной частью осциллографа. Она представляет собой стеклянный баллон, из которого откачан воздух, с находящимися внутри электродами. С одного конца стеклянный баллон имеет расширение, на торцевую часть которого (экран) нанесен слой вещества, светящегося под ударами электронов. На рис.1 показано схематическое изображение ЭЛТ с электростатическим отклонением луча.
Катод (К) ЭЛТ аналогичен катоду радиолампы и имеет такое же назначение – испускать электроны. Подогревный катод имеет форму цилиндра, внутри которого находится нить накала (НН). Около катода расположен управляющий электрод (УЭ) тоже цилиндрической формы (по назначению он аналогичен сетке триода). Этот электрод называется модулятором или сеткой. На него подается отрицательное, относительно катода, напряжение в несколько десятков вольт. Изменяя напряжение, поданное на модулятор, можно регулировать количество электронов, выходящих из модулятора и, таким образом, управлять яркостью изображения.
Далее расположены два анода А1 и А2, выполненные в виде полых металлических цилиндров. Диаметр первого анода меньше диаметра второго. Они имеют высокий положительный потенциал относительно катода: первый анод – порядка нескольких сотен, а второй – нескольких тысяч вольт. Так как потенциал второго анода выше потенциала первого, то напряженность электрического поля между нами направлена от второго анода к первому. Под действием этого поля электроны ускоряются, а также фокусируются в точке, лежащей на оси трубки. Меняя напряжение на первом аноде, можно изменить напряженность электрического поля между анодами и тем самым перемещать точку фокуса вдоль оси, добиваясь ее совмещения с поверхностью экрана.
Вся система, состоящая из катода, управляющего электрода и двух анодов, создает узкий направленный поток электронов – электронный луч. На пути электронного луча стоят две пары взаимно перпендикулярных пластин Пх и Пу, называемых отклоняющими. Если между этими пластинами нет электрического поля, то они не влияют на электронный луч. Если же на какую-либо пару пластин подано напряжение, то между пластинами образуется электрическое поле, которое отклоняет электронный луч. Чем выше разность потенциалов между пластинами, тем сильнее отклоняется в их поле электронный луч, а следовательно, и светящееся пятно на экране осциллографа. Пластины Пу отклоняют луч в вертикальной плоскости и называются вертикально отклоняющими пластинами. Пластины Пх, отклоняют луч в горизонтальной плоскости и называются горизонтально отклоняющими пластинами.
Е сли при отсутствии напряжения на горизонтально отклоняющих пластинах на вертикально отклоняющие пластины подать переменное напряжение, например синусоидальное, то на экране возникнет вертикальная прямая, так как электронный луч будет отклоняться все время в сторону положительно заряженной пластины, а заряд на пластинах будет изменяться с частотой поданных колебаний. На экране получится изображение синусоиды или другого периодического сигнала, если луч кроме колебательного движения вдаль вертикальной оси совершает еще равномерное движение вдоль горизонтальной оси. Это происходит в том случае, когда на горизонтально отклоняющие пластины подается разность потенциалов, линейно зависящая от времени. Для получения устойчивой картины на экране осциллографа необходимо, чтобы электронный луч, пройдя по горизонтали путь от одного края экрана до другого и быстро возвращаясь в первоначальное положение, повторял свою траекторию на экране. Такому условию удовлетворяет пилообразное напряжение up (рис.2), которое подается на горизонтально отклоняющие пластины от генератора развертки.
Простейшим генератором пилообразного напряжения является генератор релаксационных колебаний на тиратроне.
Для получения на экране ЭЛТ устойчивого изображения необходимо, чтобы электронный луч начинал свое повторение в одной и той же фазе. Это может быть только в том случае, если период пилообразных колебаний равен или кратен периоду исследуемых колебаний. Процесс согласования фаз называется синхронизацией развертки и осуществляется с помощью блока синхронизации.
Усилители вертикального и горизонтального каналов отклонения позволяют изменять напряжение, подаваемое на горизонтальные и вертикальные пластины ЭЛТ, при этом изображение на экране растягивается или сжимается по соответствующему направлению.
Блок питания обеспечивает подачу необходимых напряжений на ЭЛТ, усилители, генератор развертки и другие узлы осциллографа.
С помощью электронного осциллографа можно измерять амплитуду исследуемого напряжения. Для этого необходимо знать чувствительность осциллографа – отклонение светового пятна при изменении напряжения на отклоняющих пластинах на 1В.
И спользуя осциллограф, можно также определить частоту исследуемого сигнала. Один из способов состоит в следующем. На пластины Х подают напряжение известной частоты (обычно 50 Гц) от сети (или «контрольного сигнала»), а на пластины Y – напряжение неизвестной частоты. Генератор развертки при этом не используется. В данном случае электронный луч участвует в двух взаимно перпендикулярных колебательных движениях.
При сложении двух синусоидальных колебаний, совершающихся во взаимно перпендикулярных направлениях по осям Х и Y, получаются фигуры, форма которых зависит от соотношения частот, фаз и амплитуды суммируемых колебаний. На рис.3 изображены фигуры Лиссажу, получающиеся при различных соотношениях частот и фаз. По форме фигуры можно судить о частоте исследуемого сигнала.