Wydział : FiTJ	Imię i nazwisko :				rok II	Grupa 3			Zespół 10
Pracownia fizyczna I	Temat ćwiczenia : Oscyloskop							Ćwiczenie nr: 34
Data wykonania:		Data oddania:	Zwrot do poprawy:	Data oddania:			Data zaliczenia:			Ocena:

Wstęp:

Oscyloskop jest przyrządem, w którym strumień elektronów wykorzystuje się do obserwacji i pomiarów przebiegów zmiennych w czasie oraz funkcyjnych zależności par wielości fizycznych.

Główną część przyrządu stanowi lampa oscyloskopowa. W szklanym naczyniu odpompowanym z powietrza znajdują się trzy główne części lampy:

• działo elektronowe,

• płytki odchylające,

• ekran.

Zadaniem działa elektronowego jest wytworzenie skolimowanej wiązki elektronów. Ich źródło stanowi rozżarzona katoda. Otaczający katodę metalowy cylinder z otworkiem, tzw. Cylinder Wenhelta, spełniał rolę siatki. Zmieniając jego potencjał mogliśmy regulować natężenie wiązki, a więc jasność obrazu na ekranie. Zestaw anod służył do przyspieszania elektronów i ogniskowania wiązki na ekranie. Między katodą, cylindrem i anodami przykładane jest wysokie napięcie, rzędu kilkunastu kV. Ostatnia anoda (tak jak i ekran) znajduje się na potencjale ziemi, czyli przyspieszenie wiązki ma miejsce tylko w przestrzeni między katoda a anodą. Cały zespół elektrod nosi nazwę działa elektronowego. Po opuszczeniu działa wiązka elektronów bez przyłożenia pól odchylających poruszałaby się ruchem jednostajnym. Do sterownia ruchem wiązki używa się pól elektrycznych wytworzonych przez dwa kondensatory płaskie zwane płytkami odchylającymi. Część lampy za płytkami odchylającymi ma kształt stożka, którego podstawę stanowi ekran pokryty substancją fluoryzującą lub fosforyzującą, pod wpływem padającej wiązki elektronów.

Przy badaniu przebiegów periodycznych do płytek X podłącza się generator podstawy czasu dający drgające napięcie piłokształtne. Cechuje je liniowy wzrost w pierwszej części okresu, a następnie raptowny spadek, po czym proces się powtarza. Badane napięcie przykłada się do płytek Y. Warunkiem uzyskania na ekranie stojącego obrazu jest by częstotliwość obserwowanego przebiegu była całkowitą wielokrotnością częstotliwości podstawy czasu.

Przy badaniu zależności wzajemnej dwóch różnych wielkości, przykładamy je do odpowiednich płytek odchylających. Np., aby otrzymać pętle histerezy magnetycznej do płytek X przykładamy napięcie proporcjonalne do prądu magnesującego, do płytek Y - napięcie proporcjonalne do namagnesowania.

Opracowanie pomiarów

1. Badanie przebiegów czasowych
   

Tabela wyników cechowania

liczba działek	U [V]	liczba działek	U [V]
-3	-1,45	3	1,51
-4	-1,98	4	2,05
-5	-2,47	5	2,55
-6	-2,92	6	3,04
-7	-3,5	7	3,53
-8	-3,97	8	4,05
-9	-4,5	9	4,61
-10	-5	10	5,07
-11	-5,63	11	5,58
-12	-6,05	12	6,14
-13	-6,65	13	6,72
-14	-7,3	14	7,23
		15	7,86

a). Wykres cechownia płytek oscyloskopu:

b). Wyznaczona graficznie wartość współczynnika nachylenia wynosi:

C=Δy/ΔU

C=1,85[dz/V]

c).Sprawdzenie zależności między wartością maksymalną i skuteczną napięcia sinusoidalnego.

U_sk=U_maks/√2

U_maks=14[dz]/1,85[dz/V] ± 1[dz]/1,85[dz/V] = 7,57 ± 0,54[V]

U_sk=5,35 ± 0,39 [V]

U_zmierzone=5,23 ± 0,05[V]

ΔU_zmierzone=^klasa*zakres/₁₀₀

d).Obserwacja przebiegu prostowania prądu zmiennego w układzie jedno i dwupołówkowym z filtrem RC i bez.

-przebieg napięcia na transformatorze:

-przebieg napięcia na prostowniku jednopołówkowym:

-przebieg napięcia na prostowniku jednopołówkowym z filtrem:

-przebieg napięcia na prostowniku dwupołówkowym:

-przebieg napięcia przy prostowniku dwupołówkowym na filtrze RC:

2. Badanie zależności funkcyjnej prądu i napięcia w elementach nieliniowych na przykładzie diody Zenera i diody prostującej

a).Dioda prostownicza. Napięcie Zenera, powyżej którego dioda zaczyna przewodzić wynosi ok. 0,6V co wskazuje na diodę krzemową.

b).Dioda Zenera

Wnioski:

W wyniku doświadczenia zapoznaliśmy się praktycznie z działaniem oscyloskopu i jego zastosowaniem do obserwacji przebiegów w obwodach elektrycznych. Zbadaliśmy zależność wychylenia plamki od napięcia przyłożonego i otrzymaliśmy linię prostą. Po wycechowaniu mogliśmy dokonać pomiaru szczytowego napięcia wyjściowego z transformatora. Znając wartość napięcia szczytowego obliczyliśmy napięcie skuteczne i porównaliśmy z wynikiem z miernika. Za pomocą oscyloskopu można również dokonać pomiaru okresu, cechując oś poziomą po czasie.

Obserwowaliśmy przebiegi wyjściowe z prostownika jedno- i dwupołówkowego, oraz te same przebiegi po włączeniu w układ filtru. Na oscyloskopie wyraźnie było widać, które półokresy były odcinane przez diodę, a które przepuszczane. Należy tu zauważyć, że prostownik jednopołówkowy nie jest dobrym rozwiązaniem, ponieważ wyjściowe napięcie skuteczne jest o połowę mniejsze niż wejściowe. Po dołożeniu do układu filtru przebieg Zmienił swój kształt, napięcie nie spadało do zera, w otrzymanym przebiegu wyraźnie dało się zaobserwować składową stałą, (wielkość tej składowej określana jest przez minimalną wartość napięcia). Następnie obserwowaliśmy przebieg z prostownika dwupołówkowego, tu widać było, że półokresy spod osi poziomej zostały odbite symetrycznie nad oś. Pomiędzy półokresami dało się zauważyć przerwy. Spowodowane one były przez napięcie progowe diody, poniżej którego ona nie przewodzi. Dołożenie do układu filtra spowodowało zmianę przebiegu podobnie jak dla prostownika jednopołówkowego, ale tu składowa stała była wyraźnie wyższa, bo kondensator był dwa razy częściej doładowywany.

Na końcu zastosowaliśmy oscyloskop do zdjęcia charakterystyk prądowo-napięciowych elementów półprzewodnikowych, jakimi są diody. Zaobserwowaliśmy przebiegi dla diody prostowniczej i Zenera. Realizowane to było w ten sposób, że kanał Y podłączony był do rezystora, na którym powstawał spadek napięcia proporcjonalny do płynącego prądu, a do kanału X podawane było napięcie polaryzujące diodę. Napięcie progowe w kierunku przewodzenia, wynoszące ok. 0,6 [V] sugeruje, że obie diody wykonane są z krzemu.

Głównym wnioskiem płynącym z doświadczenia powinno być to, że oscyloskop jest nieocenionym urządzeniem w sytuacji, gdy konieczne jest zaobserwowanie kształtu przebiegu.

---