الجهد المتردد على راسم الإشارة

المناهج: GCSE (ac and dc), A-level, Sek I

فتح المختبر الكامل ↗

الهدف

قياس الدور والتردد والسعة والقيمة الفعالة لجهد متردد.

التجهيز

مصدر جهد متردد: موجة جيبية، السعة 5 V، التردد 50 Hz. يتصل بمخرجه فولتميتر في الوضع AC وراسم إشارة (CH1، 2 V/قسم، 5 ms/قسم).

خطوات العمل

1. حدّد من شبكة الشاشة دور الإشارة وقيمتها من القمة إلى القمة.
2. قارن ذلك بالقياسات التلقائية على شريط قائمة راسم الإشارة (Vpp وVrms والتردد والدور).
3. حوّل الفولتميتر إلى الوضع DC، ثم أعده إلى AC.
4. اضبط المصدر على 100 Hz، ثم اختر شكل الموجة «مربعة».

النتيجة المتوقعة

الدور 4 أقسام (20 ms)، والتردد 50 Hz؛ والقيمة من القمة إلى القمة 5 أقسام (10 V). يُظهر الفولتميتر في الوضع AC نحو 3.54 V، أي السعة مقسومة على \(\sqrt{2}\)؛ وفي الوضع DC نحو 0 (متوسط الموجة الجيبية). عند 100 Hz يشغل الدور قسمين. أما الموجة المربعة التي سعتها 5 V فقيمتها الفعالة 5 V.

الأسئلة

1. لماذا يُظهر الفولتميتر 3.54 V وليس 5 V؟
2. كم دورًا لتردد 50 Hz يتسع على الشاشة عند 5 ms/قسم؟

الإجابات

1. في الوضع AC يُظهر الفولتميتر القيمة الفعالة: الجهد المستمر الذي يسخّن المقاومة بالقدر نفسه. وهي للموجة الجيبية \(U_{rms} = U_0 / \sqrt{2}\) = 5 V / 1.414 ≈ 3.54 V؛ أما 5 V فهي السعة، ولا يبلغها الجهد إلا عند القمم.
2. عرض الشاشة 10 أقسام، فهي تعرض عند 5 ms/قسم مدة 10 × 5 = 50 ms. ودور التردد 50 Hz يدوم \(T = 1 / f\) = 20 ms، فيتسع على الشاشة 50 / 20 = 2.5 دور.