Главная | Обратная связь

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14

ИЗУЧЕНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА

Цель работы: ознакомиться с принципом действия осциллографа и правилами пользования им, исследовать перио­дические процессы, получающиеся при выпрямле­нии переменного тока.

Теория метода

Главная часть осциллографа — электронно­лучевая трубка (рис. 1). В "электронной пушке" 1 формируется электронный луч 2. При движении к экрану 3, покрытому люми­нофором, луч 2 проходит в пространстве между пластинами горизонтального отклонения луча 4 и между пластинами верти­кального отклонения луча 5.

Когда на пластины подается напряжение, между ними появляются электрические поля, отклоняющие элек­тронный луч. Отклонения прямо пропорциональны ве­личинам напряжений, при­чем электронный луч прак­тически не инерционен.

Электронно-лучевая трубка снабжается устройствами для регулирования яркости и фокусировки электронного луча на эк­ране, а также для центрирования изображения по горизонтали и по вертикали.

Второй специфической частью осциллографа является ге­нератор пилообразного напряжения, который подает напряжение на пластины горизонтального отклонения (4) луча. Пилообразное напряжение смещает луч по экрану слева направо с постоянной скоростью, а затем скачком, почти мгновенно возвращает его опять на левый край экрана (рис. 2).

На пластины вертикального отклонения (5) подают напря­жение U от того периодического сигнала, форму которого наме­рены рассматривать на экране. Пусть, например, подано сину­соидальное напряжение , где U_m - максимальная ам­плитуда напряжения, ω - циклическая частота колебаний напря­жения (рис. 2а). Оно вызовет на экране смещение луча вдоль вер­тикальной оси по закону , где Y_m - максимальная амплитуда смещения, прямо пропорциональная U_m.

На пластины горизонтального отклонения луча подается пилообразное напряжение , вызывающее равномерное смещение луча вдоль горизонтальной оси по закону (рис. 2б). При сложении движений по горизонтали и вертикали элек­тронный луч будет двигаться по траектории , т.е. по синусоиде в координатах x - y.СкоростьJ движения луча по горизонтали должна быть подобрана такой, чтобы изображение на экране было устойчивым, т.е. чтобы траектория многократно повторялась (рис. 2с). Для этого частоту пилообразного напряже­ния нужно отрегулировать так, чтобы за время движения луча слева направо вдоль горизонтальной оси происходило бы не­сколько полных колебаний луча вдоль вертикали (рис. 2а и 2б). Подбор нужной частоты пилообразного напряжения в учебном осциллографе осуществляется вручную с помощью ручки ЧАС­ТОТА СИНХРОНИЗАЦИИ. В более сложных осциллографах имеются устройства автоматической синхронизации.

Ручками УСИЛЕНИЕ и УСИЛЕНИЕ развертку вписы­вают в пределы сетки экрана.

В качестве предмета изучения в работе берут периодиче­ские процессы, наблюдающиеся при выпрямлении переменного тока с помощью полупроводниковых диодов. При однополупериодном выпрямлении (рис. 3 а) ток в нагрузке R пульсирует с про­пусками нижних половинок синусоиды (рис.3 б). При двух полупериодном выпрямлении с помощью диодного моста (рис. 3 в) или с помощью схемы на трансформаторе со средней точкой (рис. 3 г) ток в нагрузке R пульсирует с удвоенной частотой, по­скольку нижние половинки синусоиды "переворачиваются" вверх (рис. 3 д). Для уменьшения пульсаций тока параллельно нагрузке включают конденсатор большой емкости.

За счет процессов его зарядки и разрядки происходит сгла­живание пульсаций тока. Качество выпрямленного тока можно охарактеризовать отношением размаха пульсаций I₁к величине постоянной составляющей I₀ (рис. 3 е).