第2章 3．示波器的使用—2020-2021学年教科版高中物理选修3-2练讲义

3．示波器的使用 [学习目标]　1.了解示波器面板上各个旋钮的名称及作用．　2.了解示波器的工作原理．　3.练习使用示波器观察交流电的波形． 一、实验原理 示波器是一种能把随时间变化的电信号用图像显示出来的电子仪器．凡能转换成电压的其他电学量(如电流、电阻等)和非电学量(如温度、压力、声波等)，都可以用示波器来观察和测量． 二、实验器材 示波器1台，低压电源1台，变阻器1只，开关一个，导线若干，学生信号源． 三、实验步骤 1．认识示波器的面板，熟悉各部分名称和作用 J2459型示波器 如图所示：示波器面板上的旋钮有：电源开关、电源指示灯、辉度调节旋钮、聚焦调节旋钮、辅助聚焦调节旋钮、竖直位移旋钮、水平位移旋钮，Y增益调节旋钮，X增益调节旋钮、衰减调节旋钮、扫描范围旋钮、扫描微调旋钮、外部信号输入端、交直流选择开关、同步极性选择开关． 2．开机前的准备 把示波器面板上各旋钮调节到下面指定位置： (1)辉度调节旋钮()反时针方向旋到底； (2)竖直位移旋钮(↑↓)旋至中间位置； (3)水平位移旋钮()旋至中间位置； (4)衰减调节旋钮旋到“1 000”的位置； (5)扫描范围旋钮旋到“外X”位置； (6)Y增益调节旋钮反时针方向旋到底； (7)X增益调节旋钮反时针方向旋到底． 3．观察荧光屏上的亮斑并进行调节 (1)把示波器的电源插头插入适合的电源，把电源开关扳向“开”的位置，可见指示灯亮起，预热1～2分钟． (2)顺时针方向旋转辉度调节旋钮，使屏上亮斑亮度适中． (3)调节竖直位移、水平位移旋钮使亮斑在屏的中间． (4)旋转聚焦调节旋钮“⊙”和辅助聚焦调节旋钮“○”，使亮斑最圆最小． (5)旋转竖直位移旋钮，观察亮斑如何移动． (6)旋转水平位移旋钮，观察亮斑如何移动． 4．观察扫描并进行调节 (1)把X增益调节旋钮顺时针转到1/3处，扫描微调旋钮逆时针转到底，扫描范围旋钮置于最低挡，观察扫描的情形． (2)顺时针旋转扫描微调旋钮，可看到亮斑移动加快，直至为一条亮线． (3)调节X增益调节旋钮，可以看到亮线长度的改变． 5．观察亮斑在竖直方向的偏移并进行调节 (1)将扫描范围旋钮置于“外X”挡，交流直流选择开关拨到“DC”位置． (2)按图所示连接电路． (3)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，观察亮斑向上偏移的情况． (4)调节Y增益调节旋钮，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． (5)调换电池的正、负极，可以看到亮斑改为向下偏移． 6．观察按正弦规律变化的电压的图线 (1)把扫描范围旋钮置于第一挡(10～100 Hz)． (2)把衰减调节旋钮置于“”挡，即由示波器本身机内提供竖直方向的按正弦规律变化的电压． (3)反复调节扫描微调旋钮，使屏上出现完整而稳定的正弦曲线． (4)调节Y增益调节旋钮时，观察到曲线的形状沿竖直方向变化；而调节X增益调节旋钮时，观察到曲线的形状沿水平方向变化． (5)当把同步极性选择开关置于“＋”位置时，正弦曲线从正半周开始，把此时观察到的曲线形状画在圆框内；当把同步极性选择开关置于“－”位置时，曲线从负半周开始，把此时观察到的曲线形状画在圆框内． 也可以用Y衰减的其他挡位进行测量，把有关数据填入记录表格中，并比较用哪一挡位较为准确． 7．关机 实验完毕，关机前要先把辉度调节旋钮逆时针方向旋到底，然后再切断电源． 四、注意事项 1．开机前及实验完毕关机前，先要把辉度调节旋钮逆时针转到底．(处于亮度最低状态) 2．使用过程中，不应使光斑过亮，特别是当亮斑长时间停留在屏上不动时，应将亮度减弱，以免损伤荧光屏，缩短示波管的寿命． 3．由示波器Y输入的电压不可过大，否则会损坏机内的分压电阻和电子管，在最大衰减倍率(1 000)时也不得超过直流400 V. 4．尽量避免频繁开机、关机，否则将缩短示波器电子管阴极的寿命．短时间不用时，不必关机，只需将辉度调节旋钮旋至荧光屏上无亮线． 5．如果显示的波形受外界干扰，可将机壳用导线接地． 6．当“Y输入”接线柱上接出的导线悬空时，它和“地”间电阻极大，环境空间中杂散的电磁场将在导线中感应较大的电压，使屏上出现干扰波形，衰减倍率越小，干扰信号显示的幅度越大．若用手摸这条导线会更严重，使用中应尽量避免这种情况. 对示波管原理的理解 【例1】　(多选)图中(1)所示是示波管的原理图，它是由电子枪、竖直偏转电极YY′、水平偏转电极XX′和荧光屏组成．电子枪发射的电子打在荧光屏上将出现亮点，不加任何电压时，电子打在荧光屏中心．若亮点很快移动，由于视觉暂留关系，能在荧光屏上看到一条亮线．现在加上频率较高的偏转电压，则 (　　) (1) (2)　　　　　　　(3)