آزمایش اسیلوسکپ
تئوری آزمایش
اسیلوسکپ یک وسیله اندازه گیری میباشد که میتوان کمیتهای مختلف فیزیکی را با آن اندازه گرفت و کاربرد وسیعی در صنعت الکترونیک دارد. در این آزمایش با طرز کار آن آشنا شده و چند کمیت فیزیکی را با آن اندازه گیری میشود و همچنین بعضی پدیدههایی را که میتوان با این دستگاه مشاهده کرد، بررسی میشود.
در ابتدا ساختمان داخلی آن که تقریباً در تمام آنها مشترک است شرح داده میشود. آزمایش اسیلوسکپ
تئوری آزمایش
اسیلوسکپ یک وسیله اندازه گیری میباشد که میتوان کمیتهای مختلف فیزیکی را با آن اندازه گرفت و کاربرد وسیعی در صنعت الکترونیک دارد. در این آزمایش با طرز کار آن آشنا شده و چند کمیت فیزیکی را با آن اندازه گیری میشود و همچنین بعضی پدیدههایی را که میتوان با این دستگاه مشاهده کرد، بررسی میشود.
در ابتدا ساختمان داخلی آن که تقریباً در تمام آنها مشترک است شرح داده میشود.
لامپ اشعه کاتدی از یک فیلامان و یک کاتد تشکیل شده است که در اثر عبور جریان از رشته، ملتهب شده و کاتد مجاور خود را داغ میکند. در اثر گرم شدن کاتد الکترونهای کاتد انرژی لازم برای خارج شدن از فلز را به دست میآورند. الکترونهای آزاد فقط در اثر میدان الکتریکی میتوانند شتاب بگیرند. در لامپ اشعه کاتدی، کاتد دارای پتانسیل منفی و آند دارای پتانسیل مثبت میشود.
اختلاف پتانسیل بین آند و کاتد باعث ایجاد یک میدان الکترواستاتیکی میشود و در اثر وجود آن الکترون از کاتد دور شده و به سمت آند شتاب میگیرد. در ابتدا بین کاتد و آند یک شبکه قرار داده میشود تا الکترون به سمت شبکه برود؛ پتانسیل شبکه نسبت به کاتد مثبت تر است ولی به دلیل توری بودن آن همه الکترونها به آن برخورد نمیکنند و تعدادی از آن عبور میکنند و به سمت آند میروند. پتانسیل آند نسبت به شبکه مثبت تر است در وسط آند سوراخی وجود دارد که تعدادی الکترونها از سوراخ عبور میکنند و با سرعت به حرکت خود ادامه میدهند. سرعتی که الکترونها پس از خروج از آند به دست میآورند بسیار زیاد است (حدود 20000 کیلومتر بر ثانیه) ولی هنوز این سرعت کمتر از مقداری است که اثر نسبیتی ظاهر شود.
پس از عبور الکترون از آند برای مستقیم کردن پرتو الکترونی از عدسیهای الکترواستاتیکی استفاده میشود. الکترونها در مسیر حرکت خود وارد فضایی میشوند که یک اختلاف پتانسیلی یک میدان الکترواستاتیکی ایجاد کرده است. در این حال نیرویی در جهت عمود بر حرکت الکترونها بر آن وارد میشود و مسیر حرکت آن را تغییر میدهد. مسیر حرکت در بین صفحههای خازن سهمی است ولی پس از خروج از فضای بین صفحهها به خط مستقیم حرکت میکنند. هر چه اختلاف پتانسیل بین صفحهها بیشتر باشد انحراف باریکه از مسیر اولیه بیشتر خواهد بود و از این خاصیت برای اندازه گیری ولتاژ استفاده میشود که به دو سر صفحههای خازن اعمال میشود.
الکترونها در مسیر حرکت خود به صفحه فلورسنت برخورد میکنند. در اثر برخورد انرژی خود را به اتمهای صفحه منتقل میکنند. تراز انرژی الکترونهای اتم صفحه بالا میرود؛ در برگشت به سطح اولیه، انرژی دریافتی را به صورت گسیل فوتون از دست میدهند و به این ترتیب یک نقطه نورانی روی صفحه اسیلوسکپ ظاهر میشود. حال اگر در مسیر این اشعه الکترونی دو صفحه دیگر به طور عمود بر صفحههای قبلی قرار دهیم این بار انحراف الکترون در جهت دیگر ظاهر میشود. مقدار این انحراف هم به اختلاف پتانسیل بین این دو صفحه بستگی دارد.
شرح آزمایش
الف – اندازه گیری فرکانس:
ابتدا اتصالات لازم را بین اسیلوسکپ ، ژنراتور و ولت متر ها برقرار کردیم و سپس سرعت جاروب کردن مربع ها ( واحد های ) اسیلوسکپ ر ا 1ms تنظیم کردیم . سپس فرکانس سیگنال خروجی از ژنراتور را 200 Hz قرار داده و از روی شکل نمودار نمایش داده شده در صفحه نمایش اسیلوسکپ ، دوره تناوب سیگنال را با توجه به فاصله دو قله متوالی از هم اندازه گرفته و با معکوس کردن دوره تناوب ، بسامد نمایش داده شده در اسیلوسکپ را محاسبه کردیم و این کار را برای 10 فرکانس مختلف هر بار با اضافه کردن 100 Hz به بسامد قبلی انجام داده و نتایج را یادداشت کردیم.
جدول فرکانس های ژنراتور و نتایج بدست آمده از اندازه گیری ها روی اسیلوسکپ:
جدول1
|
فرکانس اسیلوسکپ (Hz) |
فرکانس ژنراتور (Hz) |
|
|
200 |
|
|
300 |
|
|
400 |
|
|
500 |
|
|
600 |
|
|
700 |
|
|
800 |
|
|
900 |
|
|
1000 |
|
|
1100 |
ب – اندازه گیری ولتاژ:
این بار خروجی روی محور y را صفر کردیم تا فقط یک باریکه روی صفحه اسیلوسکپ نمایش داده شود . سپس خروجی منبع موج را v10 قرار دادیم و ولتاژ نمایش داده شده روی اسیلوسکپ را از روی درجه بندی های دستگاه خوانده و نتایج را برای مقایسه در جدولی یادداشت کردیم .
جدول ولتاژ منبع و نتایج بدست آمده از اندازه گیری ها روی اسیلوسکپ به همراه نمودارهای مربوطه :
جدول2
|
ولتاژ اسیلوسکپ (v) |
ولتاژ ژنراتور (v) |
|
2 |
1 |
|
3 |
2 |
|
5/4 |
3 |
|
5/5 |
4 |
|
5/6 |
5 |
|
7 |
6 |
|
8 |
7 |
|
5/8 |
8 |
|
5/9 |
9 |
|
10 |
10 |
ج – اندازه گیری فرکانس به کمک منحنی های میساژو:
با استفاده از یک فرکانس معلوم میتوان یک فرکانس مجهول را اندازهگیری کرد. دو موج و را در نظر میگیریم و فرض میکنیم f(t) را به ورودی x و g(t) را به ورودی y اسیلوسکپ وصل کنیم، اگر :
فرکانس مجهول fx را به ورودی y و فرکانس معلوم fn را به ورودی <
آمار مطالب
آمار کاربران
کاربران آنلاین
آمار بازدید
