Удельное электросопротивление ряда металлов и сплавов

Таблица

Материал	Ρ, 10-8 Ом+1 м+1
Алюминий	2.8
Вольфрам	5.5
Железо	9.8
Медь	1.75
Никель	6.8
Серебро	1.6
Константин	44-52
Манганин	42-48
Никелин	39-45
Нихром	100-110

Контрольные вопросы

1. Что общего между амперметром и вольтметром и чем они различаются?

2. Сопротивление катушки гальванометра равно 50 Ом, а его шкала рассчитана на максимальный ток 1 мА. Что нужно сделать для того, чтобы изготовить из него миллиамперметр для измерения тока в 10, 100, 1000 мА?

3. Тот же гальванометр необходимо переделать в вольтметр для измерения напряжения 0.1, 1, 10 В. Как это сделать?

4. Как уменьшить погрешность определения удельного сопротивления настоящим методом?

5. Для чего на шкале точных стрелочных приборов имеется зеркальце?

Лабораторная работа №4

ЭЛЕКТРОННЫЙ ОСЦИЛЛОГРАФ

Цель работы: Знакомство с электронным осциллографом и методами исследования электрических сигналов.

Приборы и оборудование: осциллограф С1-65А, звуковой генератор ГЗ-102, коаксиальные кабели.

Электронный осциллограф является одним из самых распространенных электроизмерительных приборов и предназначен для визуализации (наблюдении за формой сигнала) и исследования быстропеременных периодических процессов. С помощью осциллографа можно измерять напряжение и следить за изменением его во времени, измерять временные характеристики сигналов, сравнивать амплитуды и частоты различных переменных напряжений. Достоинствами электронного осциллографа являются его высокая чувствительность и малая инерционность, что позволяет исследовать процессы длительностью сек.

Осциллограф состоит из следующих основных блоков: электронно-лучевой трубки, генератора развёртки, блока синхронизации, усилителей горизонтального и вертикального отклонений, блока калибровки, органов управления.

Электронно-лучевая трубка

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) предназначена для визуализации исследуемых сигналов. Сигналы можно наблюдать непосредственно на экране трубки или фотографировать. Параметры сигналов могут быть количественно измерены в делениях, нанесенных на экране. Светящийся след на экране оставляет специальным образом направляемый пучок электронов. Для того чтобы разобраться в работе ЭЛТ, обратимся к ее конструкции.

Конструктивно ЭЛТ представляет собой стеклянную колбу специальной формы, из которой выкачан воздух до давления порядка 10^-6 мм рт.ст. Внутри трубки впаяны металлические электроды (риc.1).

Источником электронов в трубке служит катод косвенного накала K, представляющий собой металлический цилиндр, нагреваемый до высокой температуры спиралью C. Катод испускает электроны, которые далее ускоряются приложенным к первому аноду А₁ (на рисунке не показан) напряжением (~10⁹В) Попадая на экран 1

электроны приобретают энергию, достаточную для свечения флюоресцирующего состава, нанесенного на внутреннюю поверхность экрана. Таким образом, происходит визуализация электронного луча. Для управления яркостью электронного луча служит модулирующий электрод M (на рисунке не показан), а для фокусировки его - второй анод A₂ (на рисунке не показан).

Рис.1 Электронно-лучевая трубка

Выйдя из второго анода, электронный луч проходит между двумя парами металлических пластин (горизонтальных и вертикальных). Если на пластины подать напряжение, то вследствие электростатического взаимодействия электронов луча с заряженными пластинами, луч отклонится от своего первоначального направления. Величина отклонения определяется зарядом, находящимся на пластинах, т.е. зависит от потенциала пластин. Направление отклонения определяется тем, на какие пластины подается напряжение. Если напряжение подается на горизонтальные пластины, то отклонение луча происходит в вертикальном направлении, если напряжение подается на вертикальные пластины - луч отклоняется в горизонтальном направлении. Если напряжение подается на оба типа пластин одновременно, то луч отклоняется как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях.

Генератор развёртки

Исследуемое напряжение подается на горизонтальные пластины. В результате световое пятно отклоняется на экране в вертикальной плоскости. Смещение пятна от начального положения пропорционально приложенному напряжению.

Развертка исследуемого сигнала может проводится двумя способами: от внутреннего генератора развертки (основной режим работы осциллографа) и от другого внешнего сигнала.

Внутренний генератор развертки выдает напряжение пилообразной формы (рис. 2).

Рис. 2. Сигнал с внутреннего генератора развертки

Период колебаний напряжения определяет длительность развертки. В основном режиме работы осциллографа это напряжение подается на вертикальные пластины, вызывая периодическое смещение луча по экрану слева направо. Смещение луча в каждый момент времени пропорционально приложенному напряжению. Таким образом, горизонтальное направление на экране представляет собой "ось времени". Изображаемая на экране "картинка" представляет собой зависимость исследуемого напряжения от времени (развертка по времени). Изменяя длительность развертки, можно изучать различные фазы интересующего нас процесса.

Развертка может быть выполнена также от внешнего сигнала. В этом случае напряжение на горизонтально отклоняющие пластины подается не от внутреннего генератора развертки, a от другого внешнего источника сигнала. Он подключается к специальному разъему, обычно обозначаемому "вход Х" или "→Х". В этом случае вертикальное отклонение луча связано с исследуемым сигналом, а горизонтальное - с другим внешним сигналом. Таким образом, можно проводить синхронное сравнение двух сигналов, один из которых может быть образцовым.

Блок синхронизации

Если период пилообразного напряжения генератора развертки кратен периоду исследуемого, то на экране получится устойчивое изображение нескольких полных колебаний. В противном случае изображение на экране будет "ползти". Перемещение изображения на экране, конечное, нежелательно. Для устранения этого эффекта применяется синхронизация частоты генератора развертки с частотой

внешнего источника напряжения. Благодаря синхронизации генератор развертки вынужден работать точно с такой же (или кратной) частотой, как и исследуемый сигнал, что обеспечивает устойчивое изображение на экране.

Синхронизовать генератор развертки можно либо исследуемым сигналом (внутренняя синхронизация), либо переменным напряжением, взятым из сети (сетевая синхронизация), либо сигналом от какого-нибудь внешнего источника (внешняя синхронизация).

Блок синхронизации позволяет запускать развертку при прохождении исследуемого сигнала через заранее заданный уровень. Может быть выбран уровень запуска (ручка "Уровень" или "Уровень синхронизации"), полярность("+","-"), направление изменение сигнала ("┌ " - увеличение или "┐" - уменьшение), начальный уровень ("~" - переменное напряжение, " " - переменное и постоянное напряжение). Таким образом, осуществляется временная привязка начала развертки почти к любому участку исследуемого сигнала.

Блоки усиления

Чаще всего амплитуда исследуемых напряжений недостаточна для управления электронным лучом. Поэтому в любом осциллографе сигналы усиливаются с помощью усилителей вертикального Y и горизонтального X отклонений до величины, достаточной для существенного смещения электронного пучка. Коэффициенты усиления устанавливаются поворотом соответствующего переключателя ("Чувствительность", "Скорость развертки").

Блок калибровки

Блок калибровки предназначен для проверки работы осциллографа. Блок калибровки большинства осциллографов выдает прямоугольные импульсы известной амплитуды и частоты следования, а также постоянное напряжение. Соединяя выход блока калибратора со входом осциллографа, можно прокалибровать как усилитель, так и развертку.