ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.08.2019
Просмотров: 9472
Скачиваний: 23
21
Электрон влетает в однородное электрическое поле со скоростью
v
0
= v
z
. Вдоль оси Z на электрон не действуют никакие силы,
следовательно, в этом направлении он движется равномерно:
t
v
z
0
.
(6.24)
Вдоль оси Y на электрон действует постоянная сила
E
e
F
,
(6.25)
где
d
u
E
– напряженность поля между пластинами.
Поэтому
движение
электрона
вдоль
оси
Y
является
равноускоренным, и для этого движения справедливы уравнения:
2
at
y
;
at
v
2
y
.
(6.26)
Ускорение а найдем из второго закона Ньютона:
dm
u
e
a
;
m
E
e
m
F
a
.
(6.27)
Подставляя (6.27) в (6.26) имеем
2
t
dm
2
u
e
y
.
(6.28)
Учитывая, что согласно (6.22)
0
v
z
t
, получаем
2
0
2
dmv
2
uz
e
y
.
(6.29)
0
v
Рис. 6.10
Второй
анод
L
l
Е
y
2
y
1
Z
Y
Х
В
d
А
22
Из формулы (6.29) следует, что траектория электрона между пластинами
представляет собой параболу. При выходе из пространства между
пластинами (при z = l) электрон сместится по оси Y на величину y
1
2
0
2
1
dmv
2
u
e
y
l
(6.30)
и отклонится от своего первоначального направления движения на
угол :
2
0
0
z
y
dmv
u
e
tg
;
v
at
v
v
tg
l
.
(6.30)
За пределами отклоняющих пластин электрон движется по прямой
и его смещение y
2
равно
Ltg
y
2
.
(6.32)
Следовательно,
смещение
светящегося
пятна
на
экране
рассчитывается по формулам (6.28), (6.30)
2
0
2
0
2
1
dmv
L
u
e
L
2
dmv
u
e
y
y
y
l
l
l
(6.33)
и пропорционально напряжению u на отклоняющих пластинах.
Генератор развертки.
Для того, чтобы на экране осциллографа можно было увидеть, как в
некотором физическом процессе величина y меняется в зависимости от
изменения другой физической величины х, т.е.
)
x
(
f
y
, необходимо на
горизонтально отклоняющие пластины подать напряжение u
х
,
пропорциональное х, а на вертикально отклоняющие пластины
одновременно подать напряжение
y
u , пропорциональное y.
Тогда
электронный
луч
начертит
на
экране
линию,
соответствующую зависимости
)
x
(
f
y
. Если теперь заставить луч
неоднократно повторить тот же путь по экрану, то вследствие
инерционности глаза наблюдатель увидит неподвижный график
зависимости
)
x
(
f
y
.
На практике часто приходится наблюдать изменение различных
физических величин в зависимости от времени, т.е.
)
t
(
f
y
. При этом
на вертикально отклоняющие пластины необходимо подать
напряжение, пропорциональное исследуемой величине y, а на
горизонтально отклоняющие пластины – напряжение, изменяющееся
пропорционально времени.
23
Для
создания
напряжения,
величина
которого
меняется
пропорционально времени, в осциллографе существует генератор
развертки. Под действием этого напряжения луч смещается по экрану
слева направо, причем в любой момент времени это смещение будет
пропорционально времени, отсчитанному от начала движения луча.
Одновременно поданное на вертикально отклоняющие пластины
напряжение, пропорциональное исследуемой физической величине y,
будет смещать луч по вертикали в соответствии с изменением y.
Однако, когда луч дойдет по горизонтали до крайнего правого
положения, его нужно мгновенно перевести в исходное положение, а
физический процесс повторить сначала. Следовательно, напряжение
генератора развертки скачком должно измениться до первоначального
значения, а потом снова начать расти по тому же закону. Поэтому
зависимость напряжения генератора развертки от времени должна
иметь вид, показанный на рис.6.11.
Такое
напряжение
называется
пилообразным.
Для того, чтобы картина на
экране осциллографа получалась
устойчивой, необходимо, чтобы
частота пилообразного напряжения
совпадала с частотой повторения
изучаемого физического процесса
или была меньше ее в целое число
раз. Поэтому частота напряжения, даваемого генератором развертки,
может меняться в широком диапазоне, и с помощью специальной
схемы генератор развертки синхронизируется с исследуемым
напряжением, подаваемым на вертикально отклоняющие пластины.
Усилители отклоняющих пластин
Чувствительность электронно–лучевой трубки, как правило,
невелика, поэтому на отклоняющие пластины обычно подают
напряжения через усилители. Величина, равная напряжению,
вызывающему отклонение электронного луча на экране на одно
деление в вертикальном или горизонтальном направлении, называется
коэффициентом отклонения соответствующего канала осциллографа.
Основные органы управления осциллографа
Внешний вид передней панели осциллографа С1–73, используемого
в лабораторных работах показан на рис.6.12.
Описание назначения основных органов управления осциллографа:
Рис. 6.11
t
u
24
1. Тумблер или кнопка «Питание» подключает сеть ~220 В к
прибору.
2. Ручки
и
регулируют положение луча на экране по оси Y и
Х соответственно.
3. Ручка «Фокус» фокусирует луч, изменяя разность потенциалов на
анодах.
4. Ручка «Яркость» регулирует яркость, изменяя потенциал
управляющего электрода относительно анода.
5. Переключатель ~,
,
входа Y , расположенный на левой
боковой панели осциллографа, в положении
соединяет вход
усилителя Y с землей.
6. Переключателем «/дел.» устанавливается требуемая чувствительность.
7. Переключателем «ms ( s)/дел.» устанавливается требуемый
масштаб развертки.
8. Переключатель «Разверт.
Х», расположенный на правой
боковой панели осциллографа, в положении Х подключает
исследуемый сигнал на вход усилителя Х (например, при исследовании
фигур Лиссажу).
9. Переключатель «Синхр.
« в положении « »управляет
запуском начала развертки внешним сигналом.
Для решения целей лабораторной работы кроме электронного
осциллографа (ЭО) используются: генератор сигналов низкочастотный
ГЗ–106 и источник питания (ИП).
Генератор ГЗ–106 (ГЗ–111) представляет собой источник
синусоидальных электрических колебаний (рис.6.13).
Он выдает синусоидальное напряжение частотой от 20 Гц до 200
кГц. Максимальное выходное напряжение 8 В.
V/дел.
s/д.
разв.–Х
ms/д
.
плавно
0,01
0,05
синхр.
уровень
яркость стаб.
фокус
усиление
питание
Рис. 6.12
С1–73
25
Источник питания (ИП) служит для питания лабораторных
установок (рис.6.14).
Он формирует стабилизированное напряжение постоянного тока
12 В, регулируемые напряжения постоянного тока в диапазонах: 2,5 – 4,5 В;
5 – 25 В; 12 – 120 В и переменное напряжение 6,3 В (частота f = 50 Гц).
Порядок выполнения работы
Упражнение 1.
Исследование синусоидального сигнала звукового генератора.
1. Собрать схему, изображенную на рис.6.15.
Рис. 6.14
сеть
2,5–4,5 В
5–25 В
+ 12 В–
контроль тока
12–120 В
~ 6,3 В
12–120 В
Источник питания
V
А
Рис. 6.15
ГЗ–106
ЭО
X
Y
Рис. 6.13
сеть
вкл.
ГЗ–106
Рег. вых.
Hz
1
10
3
10 10
2
~
множ.
частоты
V