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

1. Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie czułości i stałej lampy oscyloskopowej

2. 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

3. elektroda sterująca (cylinder Wehnelta)

3. elektroda przyśpieszenia wstępnego

4. elektroda ogniskująca

5. anoda

6. płyty odchylenia pionowego

7. płyty odchylenia poziomego

8. warstwa grafitowa

9. cienka warstwa aluminiowa

10. ekran

11. regulacja jasności plamki

12. 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

LO- lampa oscyloskopowa

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

GP- generator podstawy czasu

19. synchronizacja

ZA- zasilanie

U_y, U_x- napięcia dołączane z zewnątrz

3. 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:

4. 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

5. 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

.

18

1

---