Pracownia Zakładu Fizyki Technicznej Politechniki Lubelskiej

Nazwisko i imię studenta Policha Krzysztof						Symbol grupy WT 3.2
Data wyk. Ćwiczenia 1996-12-10		Symbol ćwiczenia 12.1		Temat zadania Pomiar czułości i stałej lampy oscyloskopowej
	ZALICZENIE			Ocena	Data	Podpis

Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie czułości i stałej lampy oscyloskopowej

Część teoretyczna

Oscyloskop jest przyrządem służącym do obserwacji, rejestracji i pomiaru napięcia elektrycznego.

• Budowa

A B C D E F G H I

J K

∼

- +

L M

Schemat lampy oscyloskopowej.

A-grzejnik katody

B- katoda

elektroda sterująca (cylinder Wehnelta)

elektroda przyśpieszenia wstępnego

elektroda ogniskująca

anoda

płyty odchylenia pionowego

płyty odchylenia poziomego

warstwa grafitowa

cienka warstwa aluminiowa

ekran

regulacja jasności plamki

regulacja ostrości plamki

• Zasada działania

• W skład wyrzutni elektronowej wchodzi katoda i elektroda sterująca (cylinder Wehnelta). Potencjał cylindra Wehnelta jest ujemny względem katody. Część elektronów emitowanych przez katodę ma energię dostatecznie dużą, aby przebyć hamującą różnice potencjałów i wydostać się przez otwór w cylindrze Wohnelta, Następnie, elektrony są przyśpieszane przez elektrodę przyśpieszenia wstępnego. Ilość elektronów w wiązce a więc i jasność plamki na ekranie lampy zależy od potencjału cylindra Wehnelta, jeśli potencjał elektrody przyśpieszenia wstępnego nie ulega zmianie. Wiązka elektronów po przejściu przez otwór w elektrodzie przyśpieszającej wchodzi w obszar układu ogniskującego. Soczewka składa się zwykle z trzech cylindrów mających różne potencjały. Pole elektryczne może powodować skupianie lub rozpraszanie strumienia elektronów. Aby na ekranie lampy można było obserwować przebieg danego zjawiska w czasie, niezbędna jest w oscyloskopie tzw. podstawa czasu-trzeba uzyskać ruch jednostajny plamki na ekranie lampy .

• Schemat blokowy oscyloskopu.

LO

WY WX

U_y U_x

S GP

~ 220V ZA WZ

3. LO- lampa oscyloskopowa

3. WX, WY, WZ- wzmacniacze osi X,Y, Z

3. GP- generator podstawy czasu

synchronizacja

1. ZA- zasilanie

1. U_y, U_x- napięcia dołączane z zewnątrz

Cześć praktyczna

Czułość C lampy oscyloskopowej jest to stosunek wychylenia l plamki świetlnej od środka ekranu, do wartości przyłożonego napięcia U do płyt odchylających

Stała lampy S jest to odwrotność czułości

Czułość wyznacza się dołączając do płyt odchylających napięcie stałe lub zmienne. Jeśli dołączone jest napięcie zmienne to wielkość plamki l zależy od wartości maksymalnej napięcia U₀ , czyli czułość wynosi :

Wartość napięcia zmiennego dołączonego do płyt odchylających mierzymy woltomierzem. Woltomierz mierzy napięcie skuteczne U₀, czyli czułość lampy oscyloskopowej wynosi:

Stała lampy wyraża się więc wzorem:

Wykonanie ćwiczenia.

• Schemat układu pomiarowego do wyznaczania czułości lampy oscyloskopowej.

V 220 V

AT

5.Opracowanie wyników

• przy położeniu 1 (tabela.1)

Us[V]	10	15	20	25	30	35	40	45
l[m]	0.016	0.024	0.032	0.04	0.05	0.058	0.068	0.074
C[m/V]	0.00056	0.00056	0.00056	0.00056	0.00059	0.00058	0.0006	0.00058
S[V/m]	1762.5	1762.5	1762.5	1762.5	1692	1714.8	1659	1714.8

Wykres 1




C₁=0.00056 m/V S₁=1762.5 V/m

C₂=0.00056 m/V S₂=1762.5 V/m.

C₃=0.00056 m/V S₃=1762.5 V/m.

C₄=0.00056 m/V S₄=1762.5 V/m.

C₅=0.00059 m/V S₅=1692 V/m.

C₆=0.00058 m/V S₆=1714.8 V/m.

C₇=0.0006 m/V S₇=1659 V/m.

C₈=0.00058 m/V S₈=1714.8 V/m.

m/V V/m

• Przy położeniu 2 (tabela 2)

Us[V]	10	15	20	25	30	35	40	45	50
l [m]	0.016	0.022	0.03	0.036	0.042	0.050	0.058	0.064	0.07
C[m/V]	0.00056	0.00051	0.00053	0.00051	0.00049	0.0005	0.00051	0.0005	0.00049
S[V/m.]	1762.5	1960.7	1886.8	1960.7	2040.8	2000	1960.7	2000	2040.8

Wykres 2

C₁=0.00056 m/V S₁=1762.5 V/m

C₂=0.00051 m/V S₂=1960.7 V/m

C₃=0.00053 m/V S₃=1886.8 V/m

C₄=0.00051 m/V S₄=1960.7 V/m

C₅=0.00049 m/V S₅=2040.8 V/m

C₆=0.0005 m/V S₆=2000 V/m

C₇=0.00051 m/V S₇=1960.7 V/m

C₈=0.0005 m/V S₈=2000 V/m

C₈=0.00049 m/V S₉=2040.8 V/m

m/V V/m

• Przy położeniu 3 (tabela 3)

Us[V]	10	15	20	25	30	35	40	45	50
l[m.]	0.012	0.016	0.022	0.026	0.032	0.036	0.04	0.046	0.052
C[m/V]	0.00042	0.00035	0.00039	0.00036	0.00037	0.00036	0.00035	0.00036	0.00036
S[V/m.]	2380.9	2857.1	2564.1	2777.7	2702	2777.7	2857.1	2777.7	2777.7

Wykres 3

C₁=0.00042 m/V S₁=2380.9V/m.

C₂=0.00035 m/V S₂=2857.1V/m

C₃=0.00039 m/V S₃=2564.1V/m

C₄=0.00036 m/V S₄=2777.7V/m

C₅=0.00037 m/V S₅=2702V/m

C₆=0.00036 m/V S₆=2777.7V/m

C₇=0.00035 m/V S₇=2857.1V/m

C₈=0.00036 m/V S₈=2777.7V/m

C₉=0.00036 m/V S₉=2777.7V/m.

m/V V/m.

6.Dyskusja błędów

Wyznaczanie błędu metodą różniczkowania funkcji

Δl=1mm=0.001m.

• Dla tabeli 1

Błąd względny maksymalny σ_max wynosi

procentowo

ΔC=0.0006 m/V * 0.18 = 0.0001m/V

m/V< C < 0.0007 m/V

• Dla tabeli 2

Błąd względny maksymalny wynosi

procentowo

σ_max%=0.222 * 100 = 22.2%

ΔC=0.00056 m/V* 0.222 =0.00012 m/V

0.00044m/V < C < 0.00068m/V

• Dla tabeli 3

Błąd względny maksymalny wynosi

procentowo

σ_max%=0.243 * 100 = 24.3%

ΔC=0.00042m/V * 0.243 = 0.0001m/V

0.00032m/V < C < 0.00052m/V

.

---