Ćwiczenie nr 51
OSCYLOSKOP
1.Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z obsługą oscyloskopu, obserwacja przebiegów elektrycznych układów RC, RL, obserwacja figur Lissajous, oraz wykonanie pomiarów wielkości elektrycznych charakteryzujących przebiegi przemienne.
2. Wstęp teoretyczny.
Oscyloskop — przyrząd elektroniczny służący do obserwowania, obrazowania i badania przebiegów zależności pomiędzy dwiema wielkościami elektrycznymi, bądź innymi wielkościami fizycznymi reprezentowanymi w postaci elektrycznej. Oscyloskop został wynaleziony przez niemieckiego fizyka Ferdynadna Brauna w 1897r. Wynalazł on lampę oscyloskopową, o próżni 0,001Tr, strumień elektronów był emitowany przez zimną katodę bombardowaną dodatnimi jonami, następnie przyspieszane przez anodę napięciem 30-100kV, strumień ten przechodził przez przysłonę dla uzyskania wąskiej wiązki, strumień elektronów odchylany był natomiast zewnętrznymi cewkami. Lampę udoskonalono w 1904r przez A. Wehnelta, poprzez dodanie elektrody modulującej jaskrawość, gorącej katody i płytek odchylających. Obecną lampę oscyloskopową zasilaną "niskimi" napięciami ulepszył J.B.Johnson w 1921r. Oscyloskop stosuje się do badania przebiegów szybkozmiennych, niemożliwych do bezpośredniej obserwacji przez człowieka. Jest podstawowym przyrządem pomiarowym w pracowni elektronika.
3. Zestaw przyrządów:
oscyloskop,
generator akustyczny,
zestawy elementów R, L, C,
4. Przebieg pomiarów.
Na początku należy prawidłowo podłączyć generator z wejściem wzmacniacza oscyloskopu i uzyskać stabilny obraz przebiegu sinusoidalnie-zmiennego, piłokształtnego i prostokątnego dobierając podstawę czasu odpowiednio do częstości przebiegu, Następnie budujemy układ RC i RL, zasilamy je z generatora i porównujemy przebieg napięcia wejściowego podanego kanał I oscyloskopu z napięciem na rezystorze R podanym na kanał II, dla różnych częstości napięcia wejściowego. Po przełączeniu oscyloskopu w tryb x-y, otrzymać kilka figur Lissajous korzystając z dwóch kanałów oscyloskopu, na które należy podać napięcia o różnych częstościach.
Tabela pomiarów:
Układ: | RC | RL |
---|---|---|
f | kHz | 800 |
T | µs | 100 |
Δt | µs | 210 |
φ | rd | 13,11 |
5. Wnioski i uwagi końcowe.
Oscyloskop służy do obserwacji przebiegów napięć w zależności od czasu U(t). Nie należy go jednak używać do dokładnego pomiaru napięć, a jedynie do orientacyjnego. Układy wejściowe a zwłaszcza wzmacniacze X i Y oraz generator podstawy czasu są elementami odbiegającymi od idealnie liniowych, co wprowadza dość znaczne błędy pomiarowe. Oscyloskop jest urządzeniem bardzo przydatnym w pracowni zajmującej się elektroniką analogową, ponieważ umożliwia obserwację okresowych sygnałów pojawiających się w obwodach analogowych. Przy pomiarze zwykłym oscyloskopem błąd przekracza kilka procent, nie ma sensu zaś rozpatrywanie wielkości plamki.