新课改高中物理实验10：练习使用示波器

康定中学物理实验报告单-PAGE1-实验十：练习使用示波器姓名班级【实验播放】1、实验目的：(1)了解示波器面板上各个旋钮和开关的名称、作用，练习使用示波器；(2)了解示波器的工作原理，利用示波器观察波形；(3)加深对带电粒子在电场中运动的理解。2、实验原理：示波器是一种常用的观察波形的电子仪器，利用它能直接观察电讯号随时间变化情况，对一些能够转化为电压变化的非电学量的波形如速度、压力等物理量也可以在示波器的荧光屏上进行观察．示波器的核心结构是示波管原理。图1为示波管的构造图，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成．当偏转电极XX′和YY′不加电压时，电子枪发射出的电子打在荧光屏上，会在那里产生一个亮点．若在偏转电极YY′上加电压，电子将在竖直方向上发生偏转，若在XX′上加电压，电子将在水平方向上发生偏转，从而使亮斑的位置发生改变，当所加电压恒定时，亮斑的位置是固定的．当所加电压变化时，亮斑的位置是移动的，如果所加电压变化很快，那么亮斑的位置变化就会很快，于是我们会看到—条亮线．如果所加电压是周期性变化的，则荧光屏上显示的亮线也将随周期发生变化.图2为J2459型示波器的面板，荧光屏右边最上端的是辉度调节旋钮，标以“¤”符号，用来调节光点和图像的亮度．顺时针旋转旋钮时，亮度增加．接下来两个是聚焦调节旋钮“⊙”和辅助聚焦调节旋钮“○”，这两个旋钮配合着使用，能使电子射线会聚，在荧光屏上产生一个小的亮斑，得到清晰的图像．往下是电源开关和指示灯，用后盖板上的电源插座接通电源后，把开关扳向“开”的位置，指示灯亮，经过一两分钟的预热，示波器就可以使用了．荧光屏下边第一行左、右两端的旋钮是竖直位移旋钮“↑↓”和水平位移旋钮“”，分别用来调整图像在竖直方向和水平方向的位置．它们中间的两个旋钮是“Y增益”和“X增益”，分别用来调整图像在竖直方向和水平方向的幅度，顺时针旋转时，幅度继续增大．中间一行左边的大旋钮是衰减调节旋钮，它有1、10、100、1000四挡，最左边的“1”挡不衰减，其余各挡分别可使输人的电压衰减为原来的、、．因此图像在竖直方向的幅度都减小为前一挡的．最右边的正弦符号“”挡不是衰减，而是由示波器内部提供竖直方向的交流试验信号电压，可用来观察正弦波形或检查示波器是否正常工作．中间一行右边的大旋钮是扫描范围旋钮，可以改变加在水平方向的扫描电压的频率范围，左边第一挡是10Hz，向右旋转每升高一挡，扫描频率都增大10倍，最右边的是“外X”挡，使用这一挡时，机内没有加扫描电压，水平方向的电压可以从外部输入．中间的小旋钮是扫描微调旋钮，用来调整水平方向的扫描频率，顺时针转动时频率连续增加．底下一行中间的旋钮“Y输入”、“X输入”和“地”分别是竖直方向、水平方向和公共接地的输入接线柱．左边的“DC、AC'’是竖直方向输入信号的直流、交流选择开关，置于“DC'’位置时，所加的信号电压是直接输入的；置于“AC'’位置时，所加信号电压是通过一个电容器输入的，它可以让交流信号通过而隔断直流成分．右边的“同步”也是一个选择开关，置于“+”位置时，扫描由被测信号正半周起同步，置于“-”位置时，扫描由负半周起同步．这个开关主要在测量较窄的脉冲信号时起作用，对于正弦波、方波等，无论扳到“+”或“-”，都能很好地同步，对测量没有影响．3、实验器材示波器、信号源、电源、滑动变阻器、电键、导线若干。4、实验步骤(1)观察荧光屏上的亮斑并进行调节a先把辉度调节旋钮逆时针转到底，竖直位移旋钮和水平位移旋钮转到中间位置，衰减调节旋钮置于1000挡，扫描范围旋钮置于“外X”挡．b打开电源开关，等一两分钟(预热)后，顺时针旋转辉度调节旋钮，屏上即出现一个亮斑，调节该旋钮，使亮斑的亮度适中．c旋转聚焦调节旋钮和辅助聚集调节旋钮，观察亮斑的变化情况，并使亮斑最圆、最小．d旋转垂直位移旋钮，观察亮斑上下移动的情况；旋转水平位移旋钮，观察亮斑左右移动的情况．调节这两个旋钮，使亮斑位于荧光屏中心．(2)观察扫描并进行调节a把X增益旋钮顺时针转到处，扫描微调旋钮逆时针转到底，扫描范围旋钮置于10Hz挡，可看到扫描的情形．b顺时针旋转扫描微调旋钮，可看到亮斑移动速度加快，直至成为一条亮线．c调节X增益旋钮，可以看到亮线长度随之改变．(3)观察亮斑在竖直方向的偏移并进行调节a将扫描范围旋钮置于“外X”挡，交直流选择开关拨到“DC”位置．b按图3连接电路．c将滑动变阻器的滑片P滑至适当位置后闭合开关，把衰减调节旋钮逆时针依次转到100、10和1挡，观察亮斑向上移的情况．d调节Y增益旋钮，使亮斑偏移一段适当的距离，再调节滑动变阻器，观察亮斑偏移的距离随输入电压变化的情况． e调换电池正负级，可以看到亮斑改为向下偏移． (4)观察按正弦规律变化的电压的变化图线a将扫描范围旋钮置于10Hz挡，衰减调节旋钮置于挡． b调节扫描微调旋钮，使屏上出现完整且稳定的正弦曲线．c调节Y增益(或X增益)旋钮，观察曲线形状沿竖直(或水平)方向的变化情况．d调节竖直(或水平)位移旋钮，观察曲线整体在竖直(或水平)方向上的移动情况．(5)观察交变电压整流后的图线．a调节学生电源的电压选择开关，使其输出的交变电压为2V，再按图4连接电路．b衰减调节旋钮至10挡。接通学生电源开关，屏上便呈现出R两端的电压图(若不稳定，调节扫描微调旋钮即可)，调节有关旋钮，使图像幅度大小适当．c断开学生电源开关，在A、B间串入二极管，如图5所示．d接通学生电源开关，可看到经二极管整流后的电压的图线，把它与整流前的图线相比较．(6)关机．将辉度调节旋钮逆时针转到底，再断开电源开关．5、数据处理波形图上一定的幅度代表一定的电压值，衰减调节旋钮的1、10、100、1000四挡，最左边的“1”挡显示的是不衰减的情形，其余各挡分别可使输人的电压衰减为原来的、、．因此图像在竖直方向的幅度都减小为前一挡的．6、注意事项(1)示波器的使用电压在220±10％V之间，超出这个范围将影响仪器工常工作．当电源电压波动比较大时，最好采用交流稳压措施后再使用．(2)示波器机箱与机内电路接地点相连接，为了安全及减少外界环境对仪器的干扰，应将仪器机壳接地．可用带接线焊钩的黑色导线，将示波器面板上的接地柱和实验桌上的接地接线柱相连接。如果实验室装有带地线的三孔安全电源插座，则可以将示波器电源线二脚插头换成三脚插头，另加一根黑色导线将三脚插头外壳和三脚插头地脚相连接．机壳不接地也可以使用，这时外部感应将使示波器的噪音干扰略增大一些．(3)测试信号转人线最好采用带有“香蕉”插头的高频屏蔽线或单股线，输入线尽量短一些，将“香蕉”插头分别插人示波器Y输入与地接线柱及信号输出仪器接线柱．如果要检查实验电路某点的波形；输入线测试端可接一对带套管的“鳄鱼”夹或测试棒比较方便．如果测试点电压较高，最好应先切断被测电路电源，接好测试点再进行测试．否则应特别注意安全，站在适当的绝缘物上，单手进行操作．(4)使用示波器时应注意辉度适中．不宜过亮，且光点不应长期停留在一点上，以免损坏荧光屏．还应避免在阳光直射荧光屏的情况下工作，关机前应先将辉度关灭．(5)示波器应避免在强磁场环境中工作，因为外磁场会引起显示的波形失真．(6)使用示波器时，接人输入端的电压不应超过说明书规定的最大输出耐压400(DC+ACPP)．如果信号为直流，则应小于400；如果信号为直流加交流，则其直流和交流峰值之和应小于400V．特别要注意：当Y衰减开关放到l挡时，应防止过大的被测信号加入输入端，以