POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT FIZYKI
|
Sprawozdanie z ćwiczenia nr 50 |
|
TEMAT: Badanie ruchu elektronów w lampie oscyloskopowej. |
Wydział: PPT Rok: 2
|
DATA: 9.11.1994 OCENA: |
Cel ćwiczenia:
Odchylanie zogniskowanej wiązki elektronów w poprzecznym polu elektrycznym oraz pomiar napięcia za pomocą elektronów.
Część teoretyczna:
SCHEMAT POŁĄCZEŃ
1 - pokrętło jasności;
2 - pokrętło ostrości;
3 - regulacja napięcia na płytkach pionowych;
4 - regulacja napięcia na płytkach poziomych;
5 - przełącznik napięcia przyśpieszającego;
6 - wyjście na płytki poziome;
7 - wyjście na płytki pionowe.
URZĄDZENIA UŻYTE W ĆWICZENIU:
- Lampa oscyloskopowa;
- Zasilacz lampy (wykorzystano zasilacz anodowy typ Z);
- Dzielnik napięcia typ DN 101;
- Multimetr G-1007.500.
Budowa i zasada działania lampy oscyloskopowej:
SCHEMAT LAMPY OSCYLOSKOPOWEJ
K - katoda;
G - grzejnik katody;
W - cylinder Wehnelta;
A1,A2 - anody; E - ekran;
y1,y2 - płytki odchylania pionowego;
x1,x2 - płytki odchylania poziomego;
J - regulacja jasności plamki;
O - regulacja ostrości plamki.
W zamkniętej i opróżnionej z powietrza rurze szklanej jest umieszczony, wzdłuż osi symetrii, system elektrod. Na dnie stożkowo poszerzonej części rury znajduje się ekran fluoryzujący E, który w postaci półprzezroczystej warstwy pokrywa wewnętrzną powierzchnię dna. Katoda K, pośrednio żarzona, jest umieszczona wewnątrz osłony metalowej, zwanej cylindrem Wehnelta W. Naprzeciw otworu w cylindrze na płaskim dnie katody znajduje się warstwa tlenków emitująca elektrony. Cylinder Wehnelta ma potencjał ujemny względem katody. Przy zmianie wartości tego potencjału (potencjometrem J) zmienia się natężenie wiązki elektronów przechodzących przez otwór w cylindrze, co powoduje zmianę jasności plamki świetlnej na ekranie. Do przyspieszania elektronów i ogniskowania wiązki służą umieszczone współosiowo dwie anody A1 i A2. W wyniku zmiany potencjału pierwszej anody A1 za pomocą potencjometru O zmienia się stopień zogniskowania (ostrość) plamki świetlnej. System elektrod złożony z katody, cylindra Wehnelta i obu anod nazywa się wyrzutnią elektronową. Różnica potencjałów między drugą anodą a katodą jest napięciem przyspieszającym elektrony i decyduje o ich prędkości końcowej.
Do odchylania wiązki elektronów od kierunku osiowego służą dwie pary płytek odchylających. y1,y2 są umieszczone poziomo i służą do odchylania pionowego, natomiast x1,x2 są umieszczone pionowo i powodują odchylanie poziome wiązki elektronów.
Część pomiarowa.
1. 1. Wychylenie poziome x ;
- napięcie przyspieszające U1 ;
w prawo: w lewo:
|
x [cm] |
Ux [V] |
|
x [cm] |
Ux [V] |
|
|
|
0 |
-20.5 |
|
0 |
-20.5 |
|
|
|
1 |
-9.8 |
|
1 |
-31.8 |
|
|
|
2 |
1.2 |
|
2 |
-42.6 |
|
|
|
3 |
12.3 |
|
3 |
-54 |
|
|
|
4 |
24 |
|
4 |
-65.8 |
|
|
|
5 |
35.5 |
|
5 |
-77.2 |
|
|
- napięcie przyspieszające U2 ;
w prawo: w lewo:
|
x [cm] |
Ux [V] |
|
x [cm] |
Ux [V] |
|
0 |
-24.3 |
|
0 |
-24.3 |
|
1 |
-8.5 |
|
1 |
-40.4 |
|
2 |
7 |
|
2 |
-56.4 |
|
3 |
23 |
|
3 |
-72.6 |
|
4 |
40 |
|
4 |
-89.4 |
|
5 |
56.5 |
|
5 |
-105.3 |
2. Wychylenie pionowe y ;
- napięcie przyspieszające U1 ;
w prawo: w lewo:
|
y [cm] |
Uy [V] |
|
y [cm] |
Uy [V] |
|
0 |
-9.3 |
|
0 |
-9.3 |
|
1 |
-20.4 |
|
1 |
0.3 |
|
2 |
-30.4 |
|
2 |
10.7 |
|
3 |
-40.8 |
|
3 |
20.5 |
|
4 |
-50.3 |
|
4 |
32 |
|
5 |
-60.4 |
|
5 |
42.2 |
- napięcie przyspieszające U2 ;
w prawo: w lewo:
|
y [cm] |
Uy [V] |
|
y [cm] |
Uy [V] |
|
0 |
-12.2 |
|
0 |
-12.2 |
|
1 |
-27.4 |
|
1 |
1.4 |
|
2 |
-40.6 |
|
2 |
15.9 |
|
3 |
-55.2 |
|
3 |
29.6 |
|
4 |
-68.2 |
|
4 |
45.5 |
|
5 |
-81.5 |
|
5 |
60.2 |
11. Pomiary za pomocą lampy oscyloskopowej napięcia zmiennego pomiędzy
poszczególnymi zaciskami dzielnika napięcia.
PIONOWE :
UZ =? |
dla U1 |
dla U2 |
UA |
y=5.3cm |
y=3.9cm |
UB |
y=8.5cm |
y=6.2cm |
UC |
* nie mieści się |
y=8.2cm |
POZIOME :
UZ=? |
dla U1 |
dla U2 |
UA |
x=4.3cm |
x=3.2cm |
UB |
x=7.1cm |
x=5.2cm |
UC |
* nie mieści się |
x=6.9cm |
UZ - napięcie zmienne;
* - obraz (odcinek ) nie mieści się w całości
na ekranie oscyloskopu.
Część obliczeniowa.
1. Wyznaczenie stałej Cx oraz Cy (czułość płytek odchylających)
z odpowiednich wykresów x=f(Ux) , y=f(Uy) .
; 
.
Wykresy x=f(Ux) odpowiednio dla wychylen w prawo i w lewo, przy U1 :
Wykresy j.w. przy U2 :
Wykresy y=f(Uy) odpowiednio dla wychylenia w prawo i w lewo, przy U1 :
Wykresy y=f(Uy) odpowiednio dla wychylenia w prawo i w lewo, przy U2 :
Korzystając z w/w wzorów oraz z wykresów ('przedziały liniowości , 'tg=m' ,
'y=mx+n') wyznaczono stale Cx i Cy dla poszczególnych warunków :
nap.przysp. |
Cx |
dR |
|
Cy |
dR |
|
U1 |
0.8846 |
0.0964 |
10.90 |
0.9746 |
0.0951 |
9.76 |
U2 |
0.6173 |
0.0980 |
15.88 |
0.6906 |
0.0977 |
14.14 |
Następnie obliczono wartości napięć zmiennych podstawiając dane do wzorów:
; 
;
UZ |
dla U1 |
dR |
|
dla U2 |
dR |
|
|
|
|
dla X |
|
|
|
UA |
24.30 |
2.08 |
4.30 |
25.92 |
1.47 |
2.61 |
UB |
40.12 |
3.48 |
4.36 |
42.12 |
2.47 |
2.25 |
UC |
nie ma |
-------- |
-------- |
55.89 |
3.32 |
2.80 |
|
|
|
dla Y |
|
|
|
UA |
27.19 |
2.60 |
4.75 |
28.24 |
1.98 |
1.75 |
UB |
43.61 |
4.19 |
4.8 |
44.89 |
2.99 |
3.30 |
UC |
nie ma |
-------- |
-------- |
59.37 |
3.99 |
3.35 |
Wnioski.
Pomiary oscyloskopowe nie pozwalają na uzyskanie wielkiej dokładności. Przyczyna tego są zbyt duże rozmiary plamki świetlnej w stosunku do mierzonych wychyleń oraz nieostrość jej brzegów.
Pomijając jednak ten problem, który został uwzględniony w opracowaniu wyników można zmierzyć za pomocą oscyloskopu zmienne napięcie pomiędzy poszczególnymi zaciskami dzielnika napięcia, a uzyskany wynik określić jako
w miarę dokładny. Dowodem tego może być porównanie wyników pomiarów Uz przy odpowiednim napięciu przyśpieszającym.
6
Wyszukiwarka