新課改高中物理實驗10：練習(xí)使用示波器

康定中學(xué)物理實驗報告單-PAGE1-實驗十：練習(xí)使用示波器姓名班級【實驗播放】1、實驗?zāi)康模?1)了解示波器面板上各個旋鈕和開關(guān)的名稱、作用，練習(xí)使用示波器；(2)了解示波器的工作原理，利用示波器觀察波形；(3)加深對帶電粒子在電場中運動的理解。2、實驗原理：示波器是一種常用的觀察波形的電子儀器，利用它能直接觀察電訊號隨時間變化情況，對一些能夠轉(zhuǎn)化為電壓變化的非電學(xué)量的波形如速度、壓力等物理量也可以在示波器的熒光屏上進行觀察．示波器的核心結(jié)構(gòu)是示波管原理。圖1為示波管的構(gòu)造圖，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成．當偏轉(zhuǎn)電極XX′和YY′不加電壓時，電子槍發(fā)射出的電子打在熒光屏上，會在那里產(chǎn)生一個亮點．若在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加電壓，電子將在豎直方向上發(fā)生偏轉(zhuǎn)，若在XX′上加電壓，電子將在水平方向上發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而使亮斑的位置發(fā)生改變，當所加電壓恒定時，亮斑的位置是固定的．當所加電壓變化時，亮斑的位置是移動的，如果所加電壓變化很快，那么亮斑的位置變化就會很快，于是我們會看到—條亮線．如果所加電壓是周期性變化的，則熒光屏上顯示的亮線也將隨周期發(fā)生變化.圖2為J2459型示波器的面板，熒光屏右邊最上端的是輝度調(diào)節(jié)旋鈕，標以“¤”符號，用來調(diào)節(jié)光點和圖像的亮度．順時針旋轉(zhuǎn)旋鈕時，亮度增加．接下來兩個是聚焦調(diào)節(jié)旋鈕“⊙”和輔助聚焦調(diào)節(jié)旋鈕“○”，這兩個旋鈕配合著使用，能使電子射線會聚，在熒光屏上產(chǎn)生一個小的亮斑，得到清晰的圖像．往下是電源開關(guān)和指示燈，用后蓋板上的電源插座接通電源后，把開關(guān)扳向“開”的位置，指示燈亮，經(jīng)過一兩分鐘的預(yù)熱，示波器就可以使用了．熒光屏下邊第一行左、右兩端的旋鈕是豎直位移旋鈕“↑↓”和水平位移旋鈕“”，分別用來調(diào)整圖像在豎直方向和水平方向的位置．它們中間的兩個旋鈕是“Y增益”和“X增益”，分別用來調(diào)整圖像在豎直方向和水平方向的幅度，順時針旋轉(zhuǎn)時，幅度繼續(xù)增大．中間一行左邊的大旋鈕是衰減調(diào)節(jié)旋鈕，它有1、10、100、1000四擋，最左邊的“1”擋不衰減，其余各擋分別可使輸人的電壓衰減為原來的、、．因此圖像在豎直方向的幅度都減小為前一擋的．最右邊的正弦符號“”擋不是衰減，而是由示波器內(nèi)部提供豎直方向的交流試驗信號電壓，可用來觀察正弦波形或檢查示波器是否正常工作．中間一行右邊的大旋鈕是掃描范圍旋鈕，可以改變加在水平方向的掃描電壓的頻率范圍，左邊第一擋是10Hz，向右旋轉(zhuǎn)每升高一擋，掃描頻率都增大10倍，最右邊的是“外X”擋，使用這一擋時，機內(nèi)沒有加掃描電壓，水平方向的電壓可以從外部輸入．中間的小旋鈕是掃描微調(diào)旋鈕，用來調(diào)整水平方向的掃描頻率，順時針轉(zhuǎn)動時頻率連續(xù)增加．底下一行中間的旋鈕“Y輸入”、“X輸入”和“地”分別是豎直方向、水平方向和公共接地的輸入接線柱．左邊的“DC、AC'’是豎直方向輸入信號的直流、交流選擇開關(guān)，置于“DC'’位置時，所加的信號電壓是直接輸入的；置于“AC'’位置時，所加信號電壓是通過一個電容器輸入的，它可以讓交流信號通過而隔斷直流成分．右邊的“同步”也是一個選擇開關(guān)，置于“+”位置時，掃描由被測信號正半周起同步，置于“-”位置時，掃描由負半周起同步．這個開關(guān)主要在測量較窄的脈沖信號時起作用，對于正弦波、方波等，無論扳到“+”或“-”，都能很好地同步，對測量沒有影響．3、實驗器材示波器、信號源、電源、滑動變阻器、電鍵、導(dǎo)線若干。4、實驗步驟(1)觀察熒光屏上的亮斑并進行調(diào)節(jié)a先把輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時針轉(zhuǎn)到底，豎直位移旋鈕和水平位移旋鈕轉(zhuǎn)到中間位置，衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于1000擋，掃描范圍旋鈕置于“外X”擋．b打開電源開關(guān)，等一兩分鐘(預(yù)熱)后，順時針旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)節(jié)旋鈕，屏上即出現(xiàn)一個亮斑，調(diào)節(jié)該旋鈕，使亮斑的亮度適中．c旋轉(zhuǎn)聚焦調(diào)節(jié)旋鈕和輔助聚集調(diào)節(jié)旋鈕，觀察亮斑的變化情況，并使亮斑最圓、最小．d旋轉(zhuǎn)垂直位移旋鈕，觀察亮斑上下移動的情況；旋轉(zhuǎn)水平位移旋鈕，觀察亮斑左右移動的情況．調(diào)節(jié)這兩個旋鈕，使亮斑位于熒光屏中心．(2)觀察掃描并進行調(diào)節(jié)a把X增益旋鈕順時針轉(zhuǎn)到處，掃描微調(diào)旋鈕逆時針轉(zhuǎn)到底，掃描范圍旋鈕置于10Hz擋，可看到掃描的情形．b順時針旋轉(zhuǎn)掃描微調(diào)旋鈕，可看到亮斑移動速度加快，直至成為一條亮線．c調(diào)節(jié)X增益旋鈕，可以看到亮線長度隨之改變．(3)觀察亮斑在豎直方向的偏移并進行調(diào)節(jié)a將掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，交直流選擇開關(guān)撥到“DC”位置．b按圖3連接電路．c將滑動變阻器的滑片P滑至適當位置后閉合開關(guān)，把衰減調(diào)節(jié)旋鈕逆時針依次轉(zhuǎn)到100、10和1擋，觀察亮斑向上移的情況．d調(diào)節(jié)Y增益旋鈕，使亮斑偏移一段適當?shù)木嚯x，再調(diào)節(jié)滑動變阻器，觀察亮斑偏移的距離隨輸入電壓變化的情況． e調(diào)換電池正負級，可以看到亮斑改為向下偏移． (4)觀察按正弦規(guī)律變化的電壓的變化圖線a將掃描范圍旋鈕置于10Hz擋，衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于擋． b調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕，使屏上出現(xiàn)完整且穩(wěn)定的正弦曲線．c調(diào)節(jié)Y增益(或X增益)旋鈕，觀察曲線形狀沿豎直(或水平)方向的變化情況．d調(diào)節(jié)豎直(或水平)位移旋鈕，觀察曲線整體在豎直(或水平)方向上的移動情況．(5)觀察交變電壓整流后的圖線．a(chǎn)調(diào)節(jié)學(xué)生電源的電壓選擇開關(guān)，使其輸出的交變電壓為2V，再按圖4連接電路．b衰減調(diào)節(jié)旋鈕至10擋。接通學(xué)生電源開關(guān)，屏上便呈現(xiàn)出R兩端的電壓圖(若不穩(wěn)定，調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕即可)，調(diào)節(jié)有關(guān)旋鈕，使圖像幅度大小適當．c斷開學(xué)生電源開關(guān)，在A、B間串入二極管，如圖5所示．d接通學(xué)生電源開關(guān)，可看到經(jīng)二極管整流后的電壓的圖線，把它與整流前的圖線相比較．(6)關(guān)機．將輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時針轉(zhuǎn)到底，再斷開電源開關(guān)．5、數(shù)據(jù)處理波形圖上一定的幅度代表一定的電壓值，衰減調(diào)節(jié)旋鈕的1、10、100、1000四擋，最左邊的“1”擋顯示的是不衰減的情形，其余各擋分別可使輸人的電壓衰減為原來的、、．因此圖像在豎直方向的幅度都減小為前一擋的．6、注意事項(1)示波器的使用電壓在220±10％V之間，超出這個范圍將影響儀器工常工作．當電源電壓波動比較大時，最好采用交流穩(wěn)壓措施后再使用．(2)示波器機箱與機內(nèi)電路接地點相連接，為了安全及減少外界環(huán)境對儀器的干擾，應(yīng)將儀器機殼接地．可用帶接線焊鉤的黑色導(dǎo)線，將示波器面板上的接地柱和實驗桌上的接地接線柱相連接。如果實驗室裝有帶地線的三孔安全電源插座，則可以將示波器電源線二腳插頭換成三腳插頭，另加一根黑色導(dǎo)線將三腳插頭外殼和三腳插頭地腳相連接．機殼不接地也可以使用，這時外部感應(yīng)將使示波器的噪音干擾略增大一些．(3)測試信號轉(zhuǎn)人線最好采用帶有“香蕉”插頭的高頻屏蔽線或單股線，輸入線盡量短一些，將“香蕉”插頭分別插人示波器Y輸入與地接線柱及信號輸出儀器接線柱．如果要檢查實驗電路某點的波形；輸入線測試端可接一對帶套管的“鱷魚”夾或測試棒比較方便．如果測試點電壓較高，最好應(yīng)先切斷被測電路電源，接好測試點再進行測試．否則應(yīng)特別注意安全，站在適當?shù)慕^緣物上，單手進行操作．(4)使用示波器時應(yīng)注意輝度適中．不宜過亮，且光點不應(yīng)長期停留在一點上，以免損壞熒光屏．還應(yīng)避免在陽光直射熒光屏的情況下工作，關(guān)機前應(yīng)先將輝度關(guān)滅．(5)示波器應(yīng)避免在強磁場環(huán)境中工作，因為外磁場會引起顯示的波形失真．(6)使用示波器時，接人輸入端的電壓不應(yīng)超過說明書規(guī)定的最大輸出耐壓400(DC+ACPP)．如果信號為直流，則應(yīng)小于400；如果信號為直流加交流，則其直流和交流峰值之和應(yīng)小于400V．特別要注意：當Y衰減開關(guān)放到l擋時，應(yīng)防止過大的被測信號加入輸入端，以