1

 UNIWERSYTET  ŚLĄSKI   W  KTTOWICTCH 

I PRACOWNIA FIZYCZNA 

 

Ć W I C Z E N I E   NR 56  

 

OSCYLOSKOP KATODOWY 

    

ZAGADNIENIA DO KOLOKWIUM WSTĘPNEGO 

-ruch ładunku w polu elektrycznym i magnetycznym, siła Lorenza 

-budowa lampy oscyloskopowej 

-zasada  działania  oscyloskopu  katodowego:  regulacja  jasności,    generator  podstawy  czasu, 

synchronizacja,  rola wzmacniacza 

x 

i 

y

. 

-zasada  działania:  generatora 

RC

,  prostownika  jednopołówkowego,  prostownika  dwupołówkowego 

(układ Grätza) 

-składanie drgań harmonicznych, figury Lissajous. 

- parametry elektrycznej sieci zasilającej ( U=230V). 

 
 
APARATURA 

 

-oscyloskop, dwa generatory funkcji 

-zestaw do badania przebiegów napięć zawierający :

  

A

   - transformator 230V / 5V (źródło napięcia o przebiegu sinusoidalnym), 

B   

- układ  prostownika jednopołówkowego  bez kondensatora,  

B’  

-

 

układ  prostownika jednopołówkowego  z kondensatorem, 

C

   - układ  prostownika dwupołówkowego  bez kondensatora   

C’

  - układ  prostownika dwupołówkowego  bez kondensatora 

- 

dwa przewody BNC 

-     przewód BNC/banan 

 

  

2

 
WZORY SCHEMATY  

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

            Rys. 56.1. Schemat układu do obserwacji oraz obrazy uzyskanych przebiegów 
                              napięć z generatora funkcji. 

            

 

 
 

 

 

 

Rys. 56.2. Schemat układu

 A

 do obserwacji napięcia                  

                  przemiennego z transformatora oraz  
                  obraz uzyskanego przebiegu napięcia 
 

  

3

 
 
 
 

 

 

Rys. 56.3. Schemat układu

 B

 do badania prostownika jednopołówkowego  bez    

  kondensatora  oraz  obraz uzyskanego przebiegu napięcia 

 
 
 
 

 

Rys. 56.4. Schemat układu 

B’ 

do badania prostownika jednopołówkowego  

             z  kondensatorem oraz  obraz uzyskanego przebiegu napięcia 

 

 

 

 

 

 

 

B 

C 

 

B 

C 

 

 

 

 

 

 

  

4

 

 

 

Rys. 56.5. Schemat układu

 C

 do badania prostownika dwupołówkowego  bez    

    kondensatora oraz  obraz uzyskanego  przebiegu napięcia 

 
 
 

 

 
 

Rys. 56.6. Schemat układu 

C’ 

do badania prostownika dwupołówkowego  

                z  kondensatorem  oraz obraz uzyskanego przebiegu napięcia 

 
 
 

C 

B 

 

 

 

 

C 

B 

 

 

 

 

  

5

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

Rys. 56.7. Schemat układu do obserwacji figur Lissajous oraz obraz pierwszej  figury  

 

 

 

 

WYKONANIE ĆWICZENIA 

1.  Pomiar częstotliwości i amplitudy drgań 

1.1

. 

Włączyć do sieci oscyloskop i generator funkcji. Zapoznać się z działaniem wszystkich   

        elementów regulacyjnych oscyloskopu i generatora. Wyregulować jasność i ostrość     

        obrazu.

 

1.2.  Podłączyć wyjście generatora do wejścia 

Y

 oscyloskopu (rys.56.1.). Włączyć podstawę   

        czasu w oscyloskopie . Zmieniając częstotliwość podstawy czasu i synchronizację uzyskać    

        na ekranie stabilny obraz. Zaobserwować przebiegi napięć przemiennych: sinusoidalnych,    

        prostokątnych i trójkątnych. 

1.3.  Zmierzyć  amplitudę  w/w  przebiegów  korzystając  z  cechowania  wzmacniacza 

Y 

oscyloskopu. 

1.4. Ustalić częstotliwość na skali generatora 

f

g

. Uzyskać na oscyloskopie stabilny obraz.       

       Korzystając z cechowania generatora podstawy czasu, zmierzyć czas trwania jednego    

       impulsu 

T

 – okresu. 

1.5. Pomiary z pkt. (1.4.) powtórzyć dla następnych częstotliwości. 

1.6.  Odłączyć  generator.  Podłączyć  do  sieci  zestaw  do  badania  przebiegów  napięciowych. 

Wyjście transformatora 230/5V układu 

A 

podłączyć do wejścia

 Y 

oscyloskopu

 

(rys. 56.2.). 

Zaobserwować przebieg napięcia, zmierzyć jego amplitudę i okres. 

 

  

6

1.7. Wejście oscyloskopu 

Y

 przełączyć na wyjście układu 

B

 prostownika jednopołówkowego   

       bez kondensatora (rys.56.3.).  

Zaobserwować przebieg napięcia, zmierzyć jego amplitudę i okres.  

       Poprzez włożenie zworki, podłączamy równolegle kondensator 

100µF 

(rys.56.4) 

       i otrzymujemy układ 

B’

.  

Zaobserwować przebieg napięcia, zmierzyć jego amplitudę i okres. 

. 

1.8. Przełączyć wejście  

Y

 oscyloskopu na wyjście   prostownika dwupołówkowego    

               (układ Grätza) układu 

C

 (rys.56.5).   

Zaobserwować przebieg napięcia, zmierzyć  amplitudę i okres. 

Poprzez włożenie zworki, podłączamy równolegle kondensator 

100µF 

(rys.56.6.),  

i otrzymujemy układ 

C’

.  

Zaobserwować kształt napięcia, zmierzyć jego  amplitudę i okres. 

 

2.  Pomiar częstotliwości metodą figur Lissajous 

2.1. Podłączyć do  wejść 

X

 i 

Y

 oscyloskopu dwa generatory funkcji zgodnie ze schematem     

układu    do  obserwacji  figur  Lissajous  (rys.56.7.).  W  oscyloskopie  wyłączyć  podstawę  

czasu. Po sprawdzeniu obwodu przez prowadzącego włączyć do sieci oscyloskop oraz dwa 

generatory. 

2.2. Ustawić na jednym z generatorów częstotliwość 

f

g 

= 50Hz

. 

2.3. Zmieniając częstotliwość drugiego generatora 

f

gx 

uzyskać na ekranie elipsę lub okrąg    

       (nieruchomy obraz).

 

Ustalić amplitudę sygnałów generatorów i wzmocnienie oscyloskopu, 

aby  otrzymać    okrąg  wypełniający  prawie  cały  ekran.  Odczytać  na  skali  generatorów 

wartości

 f

g 

i

 

f

gx

  i zapisać je.   

2.4.  Zmieniając  powoli 

f

gx

  uzyskać  stabilny  obraz  następnej  figury  Lissajous,  narysować  jej 

obraz w notatkach i zapisać wartość 

f

gx

 .    

2.5. Powtórzyć pomiary z pkt. (2.3.) dla innych wartości 

f

gx

 . 

 

UWAGA !!! 

 

– przyrządy można włączać do sieci wyłącznie  pod nadzorem prowadzącego   

                         ćwiczenie  

                      – stabilne obrazy drgań i figury Lissajous należy zademonstrować prowadzącemu 

                      – ilość pomiarów w pkt. (1.3., 1.4., 2.4.) ustalić z prowadzącym ćwiczenie   

 

 

 

 

 

 

 

  

7

 

OPRACOWANIE WYNIKÓW 
 

1.  Pomiar częstotliwości i amplitudy drgań 

1.1.  Narysować kształt przebiegów sinusoidalnych, prostokątnych i trójkątnych. Zaznaczyć na 

rysunku  amplitudy 

U

0

 

  i  okresy 

T

.  Oszacować  niepewności  pomiarowe 

∆U

  i 

∆T

. 

Zaznaczyć je na rysunkach.  

1.2.  Dla wszystkich zbadanych wartości 

f

g 

 (wg skali generatora) obliczyć częstotliwość 

f = 1/T  

(T - okres zmierzony oscyloskopem). Określić niepewności pomiarowe 

∆f

 i 

∆f

g

. 

1.3.  Wykreślić krzywą cechowania generatora (zależność 

f 

w funkcji

 f

g 

). Zaznaczyć wartości 

∆f 

i 

∆f

g 

 

1.4.  Narysować przebiegi napięć: 

a)  na wyjściu transformatora 230/5V 

A

 

b)  po prostowaniu jednopołówkowym 

B

 

c)  po prostowaniu jednopołówkowym  z dołączonym kondensatorem 100µF 

B’

 

d)  po prostowaniu dwupołówkowym 

C

 

e)  po prostowaniu dwupołówkowym  z dołączonym kondensatorem 100µF 

C’

 

Zaznaczyć na rysunkach amplitudy 

U

0 

i niepewności pomiarowe 

∆U

0 

, okres 

T

, oraz 

∆T

. 

                        

Przeanalizować zaobserwowane kształty napięć. 

1.5.  Obliczyć częstotliwość 

f

, określić 

∆f

. Porównać otrzymany wynik z częstotliwością sieci  

f

0 

= (50, ± 0,2)Hz. 

 

2.  Pomiar częstotliwości metodą figur Lissajous 

1. Narysuj figury Lissajous otrzymane na ekranie oscyloskopu  

2. Dla każdej otrzymanej figury Lissajous wyznacz graficznie stosunki częstotliwości 

składanych sygnałów. Znając  częstotliwość 

f

g

 

oblicz częstotliwość 

f

gxL

. 

3. Porównaj otrzymaną wartość

 f

gxL

  z wartością

 f

gx

 odczytaną poprzednio z generatora (p. 2.4). 

 

 

       

 

LITERATURA 
 

1.  H. Szydłowski, „PRACOWNIA FIZYCZNA”, PWN Warszawa 1975 - 2003r. 

2.  T. Dryński, „ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z FIZYKI”, PWN Warszawa 1980r. 

3.  A. Piekara , „MECHANIKA OGÓLNA”, PWN Warszawa 1973r. 

4.  INSTRUKCJA  OBSŁUGI OSCYLOSKOPU