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3示波器的使用01实验认知导学02实验核心解读03典例探究剖析04课后达标检测一、实验目的1．了解示波器面板上部分旋钮的名称及其作用．2．利用示波器观察交流电的波形．二、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．三、实验器材示波器、滑动变阻器、学生信号电源、导线若干、开关.一、实验步骤1．认识示波器的面板(如图所示)(1)辉度调节旋钮：用来调整图像的亮度．(2)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，能使电子束会聚，在荧光屏上产生一个小亮斑，得到清晰的图像．(3)竖直位移“↑↓”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．(4)“Y增益”和“X增益”调节旋钮：分别用来调整图像在竖直方向和水平方向的幅度．(5)中间一行左边的大旋钮是“衰减”，它有1、10、100、1000四个挡，“1”表示不衰减，“10”“100”“1000”分别表示衰减为110、1100、11000.最右边的“”符号表示机内提供正弦交流信号．把旋钮调到此处，可看到正弦交流电压波形．(6)右边的大旋钮是“扫描范围”，有四个挡位，可以改变加在水平方向的扫描电压的频率范围，最低的是10～100Hz，向右每拨一挡，频率增大10倍．最右边是“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．(7)中间的小旋钮是“扫描微调”，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．(8)外部信号输入端，包括“Y输入”“X输入”和“地”三个接线柱，分别是竖直方向、水平方向和公共接地的输入接线柱．如果使用机内扫描，则不用“X输入”．(9)“AC—DC”是交直流选择开关，置于DC位置时，所加信号是直流输入的；置于AC位置时，所加信号电压是通过一个电容器输入的交流电，可以隔断直流成分．(10)“同步‘＋’‘－’”置于“＋”位置，正弦曲线从正半周开始，置于“－”位置，正弦曲线从负半周开始．2．观察荧光屏上的亮斑并进行调节(1)先把灰度调节旋钮逆时针转到底，竖直位移旋钮和水平位移旋钮旋到中间位置，衰减调节旋钮置于“1000”挡，扫描范围旋钮置于“外X”挡．(2)打开电源开关，等一两分钟(预热)后，顺时针旋转灰度调节旋钮，屏上即出现一个亮斑，调节辉度调节旋钮，使亮斑的亮度适中．(3)旋转聚焦调节和辅助聚焦调节旋钮，观察亮斑的变化情况，并使亮斑最圆、最小．(4)旋转竖直位移旋钮，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．3．观察扫描并进行调节(1)把X增益旋钮顺时针转到13处，扫描微调旋钮逆时针转到底，扫描范围旋钮置于10～100Hz挡，可看到扫描的情形．(2)顺时针旋转扫描微调旋钮，可看到亮斑移动加快，直至成为一条亮线．(3)调节X增益旋钮，可以看到亮线长度随之改变．4．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，交直流选择开关拨到“DC”位置．(2)按如图所示连接电路．(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．5．观察按正弦规律变化的电压的图线(1)将扫描范围旋钮置于10～100Hz挡，衰减调节旋钮置于“”挡．(2)调节扫描微调旋钮，使屏上出现完整且稳定的正弦曲线．(3)调节Y增益旋钮(或者X增益旋钮)，观察曲线形状沿竖直(或水平)方向的变化情况．(4)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．6．观察其他交变电流的波形观察信号发生器输出的方波和锯齿波的波形，分别把低频信号发生器产生的方波和锯齿波信号输入端与示波器的“Y输入”和“地”接线柱相连，适当调节示波器有关旋钮，观察稳定的波形．7．关机将灰度调节旋钮逆时针转到底，再断开电源开关．二、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，特别是光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(1000)时也不得超过直流400V.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．类型一示波器的调节[例1]如图为示波器面板．一位同学在做“练习使用示波器”的实验时，进行了如下的操作：(1)打开电源后，首先在屏上调出了一个最圆最小的亮斑，但亮斑位于屏上的左上角．若想将这个亮斑调到屏幕的正中央，他应该调节________和__________旋钮(填旋钮对应的数字)；(2)为观察示波器的水平扫描作用，他调节相应的旋钮，看到屏上的亮斑从左向右移动，到达右端后又很快回到左端，之后，他顺时针旋转扫描微调旋钮以增大扫描频率，此时屏上观察到的现象是________；(3)为观察按正弦规律变化的电压的图线，他把扫描范围旋钮置于左边第一挡(10～100Hz)．要由机内提供竖直方向的按正弦规律变化的电压，他应将________旋钮(填旋钮对应的数字)置于________挡．[解析](1)将左上角的亮斑调到屏幕正中央，调节竖直位移(↑↓)和水平位移旋钮6、7即可．(2)增大扫描频率后，亮斑移动逐渐变快，最后亮斑成为一条亮线．(3)要观察到清晰的正弦曲线，将扫描范围置于左边第一挡后，再将衰减旋钮置于“”挡，即调节10置于“”挡．[答案]见解析要知道机内提供正弦交流信号是加在偏转电极YY′上的，扫描电压是加在偏转电极XX′上的，并知道是由外部哪些旋钮控制．类型二示波器的使用[例2]用示波器观察频率为900Hz的正弦电压信号．把该信号接入示波器Y输入．(1)当屏幕上出现如图所示的波形时，应调节________旋钮．如果正弦波的正负半周均超出了屏幕的范围，应调节________或________旋钮，或这两个旋钮配合使用，以使正弦波的整个波形出现在屏幕内．(2)如需要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形，应将__________旋钮置于____________的位置，然后调节________旋钮．[解析](1)屏幕上的波形位置偏上，应该调节“竖直位移”(“↑↓”)旋钮使其向下移动至屏幕中心；如果正弦波形的正、负半周均超出屏幕的范围，说明波形在竖直方向上的最大距离(波幅)过大，应该调节“Y增益”旋钮使波幅减小，或者调节“衰减”旋钮使整个波形缩小．(2)如果需要屏幕上出现一个完整的正弦波形，则应使横向扫描频率等于900Hz的正弦电压的频率．首先应该将“扫描范围”旋钮置于“1k”挡位的位置，然后调节“扫描微调”旋钮使扫描频率达到900Hz即可形成稳定的波形．[答案](1)竖直位移(或↑↓)衰减Y增益(2)扫描范围1k挡扫描微调扫描范围旋钮控制机内自身提供的如图所示的锯齿波扫描电压，它的作用是把信号电压在水平方向匀速拉开，增大扫描频率时，信号电压在水平方向拉开的速度加快．当信号不变时，扫描频率越低，荧光屏上出现的信号波形越多．扫描波形的个数等于信号频率除以扫描频率．1．如果仅在示波器的偏转电极XX′上加扫描电压，使亮斑在水平方向这样运动：亮斑从一侧匀速地运动到另一侧，然后迅速地返回原处，再匀速地移向另一侧，如此反复继续，则此扫描电压随时间变化的规律是()解析：因光斑运动具有周期性，所以C错误，B中光斑在正向电压作用下只在一侧运动；D中光斑虽在两侧匀速运动，但在到达右端时，不是迅速返回而是匀速返回，只有A满足条件．答案：A2．某学生用示波器观察按正弦规律变化的电压图像时，将扫描范围旋钮置于第一挡(10～100Hz)，把衰减调节旋钮置于“”挡，把同步极性选择开关置于“＋”位置，调节扫描微调旋钮，在屏上出现了如图甲所示的正弦曲线．后来他又进行了两步调节，使图像变成如图乙所示的曲线，这两步调节可能是()A．将衰减调节旋钮换挡并调节标有“↓↑”的竖直位移旋钮B．将衰减调节旋钮换挡并调节Y增益旋钮C．调节扫描范围旋钮和调节Y增益旋钮D．将同步极性选择开关置于“－”位置并调节Y增益旋钮解析：根据甲、乙两图的对比，由于波形分别从正半周和负半周开始(或波形恰好相反)，故一定调整了同步极性开关．由于图像中心未变，水平方向幅度未变，但是Y方向的幅度变大了，故一定调整了Y增益旋钮，故选项D正确．答案：D3.若在示波器的“Y输入”和“地”之间加上如右图所示的电压，而扫描范围旋钮置于“外X”挡，则此时屏上应出现的情形是下图中的()解析：Y方向上有一个恒定电压，扫描范围旋钮置于“外X”挡，示波器内不提供X方向的扫描电压，而“X输入”接线柱也没有输入任何扫描电压，所以X方向没有偏转，选项C正确．答案：C4.用示波器观察某交流信号时，在显示屏上显示出一个完整的波形，如图所示．经下列四组操作之一，使该信号显示出两个完整的波形，且波形幅度增大．此组操作是()A．调整X增益调节旋钮和竖直位移旋钮B．调整X增益调节旋钮和扫描微调旋钮C．调整扫描微调旋钮和Y增益调节旋钮D．调整水平位移旋钮和Y增益调节旋钮解析：示波器面板上旋钮的作用：X增益、Y增益旋钮分别用来调节图像在水平方向和竖直方向的幅度，水平位移、竖直位移旋钮分别用来调节图像在水平方向和竖直方向的位置，扫描微调旋钮在扫描范围旋钮选定的频率范围内，用来连续改变水平方向扫描电压的频率，信号电压加在竖直偏转电极上．当TX＝nTY时即X方向的扫描电压的周期等于Y方向信号电压周期的整数倍(n)时，光屏上才能形成具有n个波长的完整波形的图案(因为当水平方向的扫描电压完成一个周期的变化时竖直方向的信号电压已经完成了n个周期的变化)．本题要使波形幅度增大，需要Y增益旋钮来实现．本题还要从一个完整波形变成两个完整波形，就是把TX＝nTY中的n从1变成2，即增大水平扫描电压的周期，降低水平扫描的频率，需要扫描微调旋钮实现．综合以上分析可知选项C正确．答案：C5．如果在示波器的荧光屏上出现一个亮点在水平方向自左向右移动的图像，现在要使它变成水平方向的一条亮线，调节的方法应该是()A．顺时针旋转辉度调节旋钮B．调节衰减旋钮C．调节扫描范围旋钮和扫描微调旋钮，增大扫描频率D．调节Y增益调节旋钮解析：在荧光屏上出现的是一个亮点自左向右的水平移动的图形，要把它变成水平方向的亮线，若调节辉度旋钮，只能使亮度增大，不能改变图形，所以A选项错误；若调节衰减旋钮，只能使输入信号的强度减弱，这里只有一个亮点，没有输入信号，所以B选项也是错的；若调节Y增益调节是改变竖直方向输入的信号强度，即改变图线在竖直方向的幅度，显然D选项也是错误的；现在荧光屏上出现的是水平方向移动的一个亮点，说明水平扫描频率太小，使眼睛能觉察到亮度的移动，所以应该提高水平扫描频率，使眼睛区分不开亮点位置的变化，故选项C是正确的．答案：C6．(1)在没有输入电压的情况下，若将图中光屏上的亮斑由A图变为B图应________，要使B图中的亮斑变成水平亮线应________．(2)若所给器材如图，请将下列器材用线连接起来．解析：示波器的使用，要熟练掌握面板上所有旋钮的使用方法、注意事项．答案：(1)顺时针调节竖直位移旋钮调节X增益旋钮和扫描范围旋钮(2)如图所示7．图甲为示波器面板，图乙为一信号源．(1)若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形，应将信号源的a