Исследование электрических колебаний с помощью электронного осциллографа: учебное пособие

Description

Учебное пособие является обобщением целого ряда лабораторных работ по изучению электромагнитных колебаний и предназначено для самосто-ятельной подготовки к выполнению лабораторных работ и обработке результатов измерений. Внимание обучающихся обращается на физические основы процессов, связанных с электромагнитными колебаниями, а также на методику изучения электрических переменных процессов. Предназначено для обучающихся 1–2 курсов всех направлений подготовки механического и технологического профиля, изучающих дисциплину «Физика». Подготовлено на кафедре физики. Введение 1. Устройство и принцип работы электронного осциллографа 1.1. Электронно-лучевая трубка 1.2. Усилители вертикального и горизонтального отклонения луча 1.3. Блок развертки 1.4. Блок синхронизации 1.5. Измерение параметров электрических сигналов 1.6. Исследование импульсных сигналов В однократном режиме работы генератор развертки предварительно готовится к работе нажатием специальной кнопки «Однократно» и после запуска от самого сигнала или от внешнего генератора происходит его однократное срабатывание. Повторный запуск генератор... 1.7. Электрическая линза – фокусировка электронного луча системой анодов 1.8. Действие отклоняющих пластин осциллографа 1.9. Общие указания к лабораторным работам 1.9.1 Краткое описание осциллографа С1-117/1 1.9.2 Описание генератора сигналов низкочастотного Г3-112/1 Таблица 1 В генераторе предусмотрен режим внешней синхронизации синусоидальным сигналом, подаваемым на вход синхронизации («синхр») коаксиальным кабелем. Генератор сигналов низкочастотный Г3-112/1 предназначен для исследования, настройки и испытаний систем и приборов, используемых в радиоэлектронике, связи, автоматике, вычисли- тельной и измерительной технике, приборостроении. 2. ИЗМЕРЕНИЕ АМПЛИТУДНЫХ И ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРИОДИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА Подготовка осциллографа к работе 2.1. Наблюдение синусоидального сигнала и измерение его параметров 2.2. Наблюдение периодического прямоугольного сигнала и измерение его параметров 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАТУХАЮЩИХ КОЛЕБАНИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ КОНТУРЕ 3.1. Электрический колебательный контур 3.2. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний в электрическом контуре 3.3. Измерение параметров затухающих колебаний в электрическом контуре Подготовка осциллографа и установки к работе 3.4. Определение параметров затухания колебаний 3.5. Определение индуктивности катушки и емкости конденсатора электрического контура. Апериодический режим 4. ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ МЕТОДОМ ФИГУР ЛИССАЖУ 4.1. Гармонические колебания 4.2. Вращающийся вектор амплитуды 4.3. Сложение гармонических колебаний одного направления 4.4. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний одинаковой частоты 4.5. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний с кратными частотами Рис. 28. Фигуры Лиссажу в зависимости от разности фаз ∆φ = φ1 – φ2 и соотношения частот ω1 : ω2 складываемых колебаний 4.6. Применение фигур Лиссажу для измерения частот гармонических колебаний 4.7. Экспериментальная часть 4.8. Наблюдение фигур Лиссажу и измерение неизвестных частот источника переменного сигнала 4.9. Измерение кратных частот с помощью фигур Лиссажу 5. Изучение электрических колебаний в связанных контурах 5.1. Колебания связанных механических маятников 5.2. Колебания в системе связанных электрических контуров 5.3. Частоты нормальных колебаний в системе связанных электрических контуров 5.4. Биения в системе связанных электрических контуров 5.5. Экспериментальная часть 5.6. Измерение частот нормальных колебаний 5.7. Исследование биений в связанных контурах . (5.29) Контрольные вопросы 6. Изучение электрических релаксационных колебаний 6.1. Ионизация газов 6.2. Газовые разряды 6.3. Тлеющий разряд в неоновой лампе 6.4. Генератор релаксационных колебаний на неоновой лампе 6.5. Экспериментальная часть 6.6. Изучение работы генератора релаксационных колебаний 6.7. Определение периода релаксационных колебаний методом фигур Лиссажу Введение 3 1.1. Электронно-лучевая трубка 7 1.2. Усилители вертикального и горизонтального отклонения луча 9 1.3. Блок развертки 10 1.4. Блок синхронизации 12 1.5. Измерение параметров электрических сигналов 13 1.6. Исследование импульсных сигналов 16 1.7. Электрическая линза – фокусировка электронного луча системой анодов 17 1.8. Действие отклоняющих пластин осциллографа 18 1.9. Общие указания к лабораторным работам 21 1.9.1 Краткое описание осциллографа С1-117/1 21 1.9.2 Описание генератора сигналов низкочастотного Г3-112/1 23 2. ИЗМЕРЕНИЕ АМПЛИТУДНЫХ И ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРИОДИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА 25 Лабораторная работа 25 Подготовка осциллографа к работе 25 2.1. Наблюдение синусоидального сигнала и измерение его параметров 26 2.2. Наблюдение периодического прямоугольного сигнала и измерение его параметров 28 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАТУХАЮЩИХ КОЛЕБАНИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ КОНТУРЕ 32 Лабораторная работа 32 3.1. Электрический колебательный контур 32 3.2. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний в электрическом контуре 35 3.3. Измерение параметров затухающих колебаний в электрическом контуре 39 Подготовка осциллографа и установки к работе 40 3.4. Определение параметров затухания колебаний 41 3.5. Определение индуктивности катушки и емкости конденсатора электрического контура. Апериодический режим 43 4. ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ МЕТОДОМ ФИГУР ЛИССАЖУ 46 Лабораторная работа 46 4.1. Гармонические колебания 47 4.2. Вращающийся вектор амплитуды 48 4.3. Сложение гармонических колебаний одного направления 49 4.4. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний одинаковой частоты 50 4.5. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний с кратными частотами 53 4.6. Применение фигур Лиссажу для измерения частот гармонических колебаний 54 4.7. Экспериментальная часть 56 4.8. Наблюдение фигур Лиссажу и измерение неизвестных частот источника переменного сигнала 58 4.9. Измерение кратных частот с помощью фигур Лиссажу 59 5. Изучение электрических колебаний в связанных контурах 61 5.1. Колебания связанных механических маятников 61 5.2. Колебания в системе связанных электрических контуров 65 5.3. Частоты нормальных колебаний в системе связанных электрических контуров 66 5.4. Биения в системе связанных электрических контуров 69 5.5. Экспериментальная часть 69 5.6. Измерение частот нормальных колебаний 70 5.7. Исследование биений в связанных контурах 72 Контрольные вопросы 73 6. Изучение электрических релаксационных колебаний 74 6.1. Ионизация газов 74 6.2. Газовые разряды 75 6.3. Тлеющий разряд в неоновой лампе 76 6.4. Генератор релаксационных колебаний на неоновой лампе 79 6.5. Экспериментальная часть 82 6.6. Изучение работы генератора релаксационных колебаний 83 6.7. Определение периода релаксационных колебаний методом фигур Лиссажу 85 Ренат Хасанович Зиятдинов Анастасия Владимировна Репина