Файл: Лабораторная работа 1 2 изучение работы осциллографа москалёв Александр Новосибирск, 2008 группа 8331.pdf

Новосибирский Государственный Университет
Лабораторная работа 3.1 – 3.2
ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ОСЦИЛЛОГРАФА
Выполнил:
Москалёв Александр
Новосибирск, 2008
группа 8331

Цель работы
Понять основные принципы действия осциллографов и научиться использовать их для наблюдения и измерения характеристик электрических сигналов.
Оборудование
Осциллографы (Tektronix TDS1012, С1‐65А), генераторы сигналов GFG 8255 и Г6‐28, маке‐
ты установок: ″Фигуры Лиссажу″, ″Однополупериодный выпрямитель″, ″Затухающие коле‐
бания механической системы″, ″Лампочка накаливания″, ″Релаксационный генератор″,
″Длинная линия″.
Ход работы 3.1
Получение функциональной зависимости фигур Лиссажу
Ко входам осциллографа подключен генератор сигналов Г6‐28 по схеме, приведенной на рис 1.
Режим отображения результатов измерений осцилло‐
графа был изменен на «XY», что позволило делать раз‐
вертку одного сигнала в соответствии со вторым. При ис‐
пользовании одного источника сигналов фазы обоих сов‐
падали, что приводило к появлению на экране прямой, наклонённой на
4
π
При подключении двух генераторов наблюдался сдвиг фаз сигналов, пришедших на осциллограф, выраженный во «вращении» эллипса.
Макет ″Однополупериодный выпрямитель″
Макет "Затухающие колебания механической системы"
Макет "Лампочка накаливания"
При протекании тока по нити лампы накаливания про‐
исходит её разогрев, и, как следствие, изменение сопро‐
тивления. После нагрева нити и колбы её сопротивления станет постоянным. Целью эксперимента стоит узнать величину сопротивления холодной и горячей нити.
Полученные данные для горячей нити представлены в виде таблицы. Установка изображена на рис 2.
По полу‐
ченным данным был построен график зависимости (рис.
3) сопротивления от тока через нить.
U, (В)
I, (А)
R, (Ом)
1 0,1 10 1
0,098 10,2 1
0,099 10,1 2
0,145 13,8 2
0,146 13,6 2
0,144 13,8
Рис. 1. Установка «Фигуры Лиссажу»
Рис. 2. Макет «Лампочка накаливания»

3 0,178 16,8 3
0,180 16,6 4
0,215 18,6 4
0,216 18,5
Для холодной нити были проведены измерения на осциллографе Tektronix TDS1012 в режиме одиночного запуска. Также, используя осциллограф, было показано, что при подаче напряжения ток устанавливается мгновенно. Изме‐
ренное напряжение составило 400 ±
50 mV, ток 0,148 ± 0,05 A. Это показы‐
вает, что сопротивление холодной ни‐
ти составляет 2,2 ± 0,2 Ом.
Ход работы 3.2
Исследование релаксационного генератора
Основа генератора (рис. 4) неоновая лампоч‐
ка HL стеклянная колба с двумя электродами, наполненная газом (неоном) при давлении в несколько десятков мм. рт. ст. В обычном со‐
стоянии газ является непроводящим, но когда напряжение между электродами достигает по‐
тенциала зажигания, газ ионизируется, и между электродами возникает электрический ток.
Были получены следующие результаты
2
,
0 14
±
=
г
U
в
2
,
0 16
±
=
з
U
в
2 30 1
±
=
T
ms
05
,
0 5
,
0 1
±
=
t
ms
1 22
±
=
БП
U
в
Ёмкость конденсатора
1
,
0
=
С
мкф
0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 10 12 14 16 18 20
R, Ohm
I, A
Original
Линейная аппроксимация
Рис. 3. Зависимость сопротивления от тока через нить
Рис. 4. Макет "Релаксационный генератор"
Рис. 5. Кривая напряжения при одиночном старте

Из экспоненциальной зависимости для процесса зарядки можно выразить сопротивление не‐
известного нам резистора.
C
U
U
U
t
R
вх
к
вх
)
ln(
−
−
=
(1)
Отсюда получаем, что
4 5
10 5
10 5
,
2
⋅
±
⋅
=
R
Ом.
Измерение времени распространения сигнала в длинной линии
При помощи генератора сигнала мы запускаем волну в проводнике
(рис. 6), которая отражается от дру‐
гого его конца. Замеряя время за‐
держки отклика, мы можем рас‐
считать скорость распространения электромагнитной волны в про‐
воднике.
Измеренное значение состави‐
ло величину порядка
8 10 7
,
2
⋅
≈
V
м/с. Что сравнимо со скоростью света.
При помощи изменения сопро‐
тивления на конце удалось найти его значение, соответствующее волновому сопротивлению про‐
водника
3
,
0 39
±
=
волн
R
Ом.
Рис. 6. Макет «Длинный проводник»