- •СОДЕРЖАНИЕ
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •2. Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Подготовка к работе
- •Задание 2. Определение коэффициента трения скольжения
- •Задание 2. Определение коэффициента трения скольжения
- •2. Защита работы
- •Лабораторная работа №5
- •Подготовка к работе
- •2. Защита работы
- •Лабораторная работа № 7
- •УПРУГИЙ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ УДАР ШАРОВ
- •Описание экспериментальной установки
- •Общие положения
- •Задание 1. Определение времени соударения шаров
- •ПРОТОКОЛ
- •Описание экспериментальной установки
- •Общие положения
- •Выполнение работы
- •Нагрузка
- •Общие положения
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •2. Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Общие положения
- •Подготовка к работе
- •Выполнение работы
- •Цель работы: определить молярную газовую постоянную.
- •Приборы и принадлежности: сосуд с зажимом, насос Комовского, вакуумметр, аналитические весы, разновесы.
- •Подготовка к работе
- •2. Защита работы
- •Описание экспериментальной установки
- •Общие положения
- •Выполнение работы
- •2. Защита работы
- •Лабораторная работа № 19
- •Подготовка к работе
- •Выполнение работы
- •ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ
- •Выполнение работы
- •Общие положения
- •Описание экспериментальной установки
- •ПРОТОКОЛ
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Общие положения
- •Выполнение работы
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Лабораторная работа № 46
- •Цель работы – исследовать зависимость электрического сопротивления металлов от температуры, определить температурный коэффициент сопротивления исследуемых материалов.
- •Общие положения
- •2. Защита работы
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Подставив (9) в (8), получим
- •2. Защита работы
- •Общие положения
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Выполнение работы
- •2. Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
- •ПРОТОКОЛ
- •Лабораторная работа № 58
- •Описание экспериментальной установки
- •Общие положения
- •Выполнение работы
- •Примечание
- •Лабораторная работа №59
- •Общие положения
- •Описание экспериментальной установки
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Общие положения
- •Описание экспериментальной установки
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
- •ПРОТОКОЛ
- •Общие положения
- •ПРОТОКОЛ
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
- •ПРОТОКОЛ
- •ЗНАКОМСТВО С РАБОТОЙ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
- •Общие положения
- •Выполнение работы
- •Задание 2. Определение чувствительности осциллографа
- •ПРОТОКОЛ
- •ЗНАКОМСТВО С РАБОТОЙ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА. СЛОЖЕНИЕ ВЗАИМНО ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫХ КОЛЕБАНИЙ
- •Общие положения
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •ПРОТОКОЛ
- •Общие положения
- •Описание лабораторной установки и методики эксперимента
- •Выполнение работы
- •Общие положения
- •Подготовка к работе
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •Лабораторная работа № 69
- •Общие положения
- •Описание экспериментальной установки и методики эксперимента
- •Выполнение работы
- •2. Защита работы
- •Выполнил(а)_____________________ Группа__________________
- •2. Защита работы
- •Общие положения
- •Подготовка к работе
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Таблица 1
- •Таблица 2
- •Описание экспериментальной установки
- •ПРОТОКОЛ
- •Общие положения
- •Описание установки и методики эксперимента
- •Общие положения
- •Описание экспериментальной установки
- •Выполнение работы
- •Задание 1. Определение силы света электрической лампочки
- •Задание 2. Исследование светового поля электрической лампочки
- •ПРОТОКОЛ
- •Общие положения
- •Подготовка к работе
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Общие положения
- •Подготовка к работе
- •Оформление отчета
- •Выполнил(а)_____________________ Группа__________________
- •Таблица 1
- •Таблица 2
- •Общие положения
- •Описание установки и методики эксперимента
- •Выполнил(а)_____________________ Группа__________________
- •Таблица 1
- •Таблица 2
- •Лабораторная работа №85
- •Общие положения
- •Описание установки
- •Подготовка к работе
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Таблица 1
- •Таблица 2
- •Таблица 3
- •Подготовка к работе
- •2. Защита работы
- •Выполнил(а)_____________________ Группа__________________
- •Приборы и принадлежности: газовый интерферометр, насос, водяной манометр, стеклянный баллон.
- •Подготовка к работе
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Длина волны света в средней части видимого спектра λ = ________
- •Общие положения
- •Описание экспериментальной установки
- •ПРОТОКОЛ
- •Общие положения
- •Описание экспериментальной установки
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •ПРОТОКОЛ
- •Подготовка к работе
- •2. Защита работы
- •Описание экспериментальной установки
- •Общие положения
- •Подготовка к работе
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Отсчет по барабану,
- •Выполнение работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Задание 1
- •Лабораторная работа № 97
- •Выполнение работы
- •2. Защита работы
- •Общие положения
- •Выполнил(а)_____________________ Группа__________________
- •Отсчет
- •Описание экспериментальной установки
- •Выполнение работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Задание 1
- •Лабораторная работа № 105
- •ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ ЗАПРЕЩЕННОЙ ЗОНЫ
- •Цель работы – исследовать зависимость сопротивления полупроводников от температуры, определить ширину запрещенной зоны и температурный коэффициент сопротивления исследуемых материалов.
- •ПРОТОКОЛ
- •Термистор 1
- •Термистор 2
- •ПРОТОКОЛ
- •Германиевый диод
- •Упражнение 1
- •Упражнение 2
- •Лазер
- •Красный светодиод
- •ПРОТОКОЛ
- •Упражнение 1
- •Упражнение 2
- •Описание экспериментальной установки
- •ПРОТОКОЛ
- •Общие положения
- •Выполнение работы
- •ПРОТОКОЛ
- •ПРОТОКОЛ
- •О множителях в заголовках столбцов
- •Наименование
- •Обозначение
- •Температура
- •Алюминий
- •Бензол
- •Вода
- •3.3.15. Шкала электромагнитных волн
- •Примерный диапазон длин волн
- •Обозначение
- •Цвет
- •Красная
- •Кафедра физики
- •Преподаватель кафедры физики
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •2. Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Расчетная часть
- •Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
Колебания и волны |
Описания лабораторных работ |
Лабораторная работа №64
ЗНАКОМСТВО С РАБОТОЙ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
Цель работы – ознакомиться с работой электронного осциллографа, получить на экране изображение контрольного сигнала. Провести градуировку осциллографа для измерения переменного напряжения.
Приборы и принадлежности: электронный осциллограф, источник переменного напряжения ВС-24М, вольтметр переменного тока.
Общие положения
Электронный осциллограф предназначен для визуального наблюдения формы и определения частоты периодических электрических колебаний.
Основной деталью электронного осциллографа является электроннолучевая трубка, предназначенная для генерации электронного пучка и его фокусировки. В трубку вмонтированы две взаимно перпендикулярные пары отклоняющих пластин. Если подавать напряжение на эти пластины, то между ними возникает электрическое поле, которое отклоняет пучок электронов. При этом луч будет попадать в различные точки флюоресцирующего экрана. Отклонение пучка пропорционально напряженности поля и, соответственно, подаваемому напряжению. На рис. 1 представлена принципиальная схема элек- тронно-лучевой трубки. Трубка состоит из откачанной до высокого вакуума стеклянной колбы, внутри которой помещаются:
1– подогреватель катода
2– катод (источник электронов)
3и 4 – электроды, фокусирующие и уско-
7 |
|
|
|
|
|
|
1 ряющие электроны |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
– горизонтально отклоняющие пластины |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
6 5 4 3 |
2 |
6 |
– вертикально отклоняющие пластины |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
7 |
– флюоресцирующий экран. |
Рисунок 1
По пути к экрану электронный луч проходит между двумя парами плоских пластин, из которых одна пара расположена горизонтально, а вторая – вертикально. Если пучок электронов проходит между двумя плоскими металлическими разноименно заряженными пластинами, то электроны будут отклоняться в сторону положительно заряженной пластины. Если изменить полярность пластины, то электроны будут отклоняться в противоположную сторону. Если приложить к пластинам переменное напряжение, то электронный луч будет отклоняться попеременно в сторону той пластины, которая в данный момент окажется положительно заряженной.
Таким образом, регулируя величину приложенного к пластинам напряжения, можно регулировать величину отклонения луча. Описанные способы фокусировки и отклонения называются электростатическими, так как происходят под действием электрических полей.
177
Описания лабораторных работ |
Колебания и волны |
Пластины, расположенные горизонтально, отклоняют электронный луч вверх или вниз, поэтому их называют вертикально отклоняющими. Пластины, расположенные вертикально, отклоняют луч в горизонтальном направлении, поэтому их называют горизонтально отклоняющими.
Основные органы управления осциллографом делятся на несколько групп:
1.Органы управления электронным лучом. Регулировка яркости производится потенциометром, у ручки которого имеется надпись «Яркость». Фокусировка луча производится потенциометром, у ручки которого имеется надпись «Фокус». Смещение изображения в вертикальном направлении производится потенциометром, у ручки которого имеется маркировка «b». Смещение
изображения в горизонтальном направлении производится потенциометром, у ручки которого имеется маркировка « ↔ »
2.Органы регулировки исследуемого напряжения. Исследуемое напряжение подается на зажим, маркированный знаком «Вход Y», и зажим, маркированный знаком « ».
3.Регулировка усилителей горизонтального и вертикального отклонения. Плавное изменение выходного напряжения производится ручками, имеющими надписи «Усиление X» и «Усиление Y».
4.Управление генератором развертки. Скачкообразное изменение частоты генератора развертки производится переключателем, у ручки которого имеется надпись «Диапазоны». Каждое фиксированное положение ручки отмечено цифрой, обозначающей среднюю частоту в герцах. В положении «0» генератор развертки отключается от усилителя горизонтального отклонения. Плавное изменение частоты производится ручкой «Частота плавно».
5.Вспомогательные органы управления. Гнездо «Контр. сигнал» предназначено для снятия напряжения контрольного сигнала. Это напряжение представляет собой гармоническое колебание частотой 50 Гц и эффективным напряжением 6,3 В.
Чувствительностью электронно-лучевой трубки называется отклонение электронного луча от оси трубки в плоскости экрана (по сути это размер изображения по вертикали или горизонтали), соответствующее изменению напряжения на отклоняющих пластинах на 1 В:
|
|
|
h = |
l |
, |
(1) |
|
|
|
|
|
||||
|
|
L |
|
U m |
|
||
где |
l = |
– отклонение электронного луча от оси электронно-лучевой трубки, |
|||||
2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
L – длина вертикальной линии на экране осциллографа;
Um – амплитудное значение напряжения, подаваемого на «Вход Y» осциллографа.
График зависимости отклонения луча от амплитудного значения напряжения Um будет представлять собой прямую линию. Большинство электроизмерительных приборов показывает не мгновенные значения тока и напряжения, а их действующие (эффективные) значения. Эффективные значения силы тока Iэф и напряжения U эф определяются мощностью, выделяемой в цепи перемен-
178
Колебания и волны Описания лабораторных работ
ного тока. Они связаны с амплитудными значениями силы тока и напряжения следующими соотношениями:
I эф = |
im |
, |
U эф = U m . |
(2) |
|
2 |
|
2 |
|
Построив график зависимости l =f(Um), можно определить среднее значение чувствительности h, как тангенс угла
l |
|
|
наклона прямой |
(рис. 2). |
Расчетная |
|||
|
|
формула примет вид: |
|
|
|
|
||
l2 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
l2 |
− l1 |
|
|
||
|
|
|
h = |
). |
(3) |
|||
|
|
|
(U m |
2 |
−U m |
|||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
l1 |
|
|
При помощи этого графика можно оп- |
|||||
|
|
|
ределять амплитудные значения пере- |
|||||
Um1 |
Um2 |
Um |
менных напряжений, т. е. Осциллограф |
|||||
можно использовать как амплитудный |
||||||||
Рисунок 2 |
|
|
вольтметр для напряжений любой час- |
|||||
|
|
тоты. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подготовка к работе
(ответы представить в письменном виде)
1.В чем состоит цель работы?
2.Какие физические величины измеряются непосредственно?
3.Какой график необходимо построить по результатам работы?
4.Запишите формулу, по которой рассчитывается среднее значение чувствительности осциллографа. Поясните смысл обозначений.
Выполнение работы
Задание 1. Наблюдение на экране синусоидального напряжения
1.Поставить выключатель «Сеть» в положение «Выкл.» и включить вилку шнура в розетку сети «~220 В». Если на управляющей панели осциллографа есть тумблер «Делитель напряжения», поставить его в положение «До 5 В».
2.Рукоятки управления поставить:
−«Яркость», «Фокус», «Усиление Х», «Усиление Y» и ручки смещения луча по осям X и Y − в среднее положение;
−«Переключатель диапазона» − в положение «30»;
−«Синхронизация» – в положение «Внутр.» или «От сети».
3.Включить тумблер «Сеть». Через 50−60 секунд после включения в центре экрана должен появиться горизонтальный штрих. Если изображения нет, то ручками яркости и смещения луча добиться его появления и затем отрегулировать яркость и фокус луча.
4.Выключить тумблер «Сеть». Соединить проводником гнездо «Контр. сигнал» с зажимом «Вход Y», включить тумблер «Сеть». На экране должна появиться синусоида, являющаяся изображением контрольного сигнала.
179
Описания лабораторных работ |
Колебания и волны |
5.Ручками «Усиление Х» и «Усиление Y» установить на экране величину изображения, удобную для рассмотрения (3 до 5 делений масштабной сетки).
6.Ручкой «Частота плавно» установить неподвижное изображение одного или нескольких периодов колебаний.
7.Вращая ручку «Синхронизация» окончательно установить неподвижное изображение синусоиды. Зарисовать полученную осциллограмму, соблюдая размеры.
|
Задание 2. Определение чувствительности осциллографа |
|
|
||||
ВС-24М |
Осциллограф |
1. |
Собрать схему согласно рис. 3. |
||||
2. |
Ручку «Усиление Х» вывести в |
||||||
~ |
|
||||||
|
|
крайнее левое положение. Ручку |
|||||
|
|
|
|||||
|
|
|
«Усиление Y» не трогать. Пе- |
||||
|
Вход Y |
|
реключатель на передней панели |
||||
|
__ |
|
осциллографа установить в по- |
||||
|
|
|
|||||
|
V |
|
ложение «До 5 В». |
|
|
||
|
3. Включить |
осциллограф |
и |
вы- |
|||
|
|
||||||
|
Рисунок 3 |
|
прямитель ВС-24М в сеть. |
|
|
||
|
4. |
Вращая ручку потенциометра на |
|||||
|
|
||||||
выпрямителе, установить такое напряжение, при котором наблюдаемая на |
|||||||
экране вертикальная линия не выходит за пределы экрана. Записать значение |
|||||||
напряжения и длины линии L. |
|
|
|
|
|
5.Меняя напряжение от установленного значения до нуля произвести 5-7 из-
мерений длины линии L и напряжения Uэф. Выключить осциллограф и выпрямитель.
Оформление отчета 1. Расчеты
1. Построить график l =f(Um), где l = L2 – отклонение электронного луча от оси электронно-лучевой трубки. U m = 2U эф.
2.Рассчитать среднее значение чувствительности h, используя график и формулу (3).
3.Определить амплитудное значение синусоидального напряжения, осциллограмма которого получена в упражнении 1, используя график l =f(Um).
2. Защита работы
(ответы представить в письменном виде)
1.Каково назначение осциллографа?
2.Каково назначение электронно-лучевой трубки?
3.Что называют чувствительностью осциллографа? В каких единицах она измеряется?
4.Для каких целей можно использовать график l =f(Um)?
5.Сравните полученное амплитудное значение синусоидального напряжения с амплитудным значением контрольного сигнала. Сделайте вывод.
180