Змінна напруга на осцилографі

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

Відкрити повну версію ↗

Мета

Виміряти період, частоту, амплітуду і діюче значення змінної напруги.

Установка

Джерело змінної напруги: синусоїдальний сигнал, амплітуда 5 В, 50 Гц. До його виходу під’єднано вольтметр у режимі AC і осцилограф (КАН 1, 2 В/под, 5 мс/под).

Хід роботи

1. За сіткою екрана визначте період і розмах сигналу.
2. Порівняйте з результатами автоматичних вимірювань на смузі меню осцилографа (Vpp, Vrms, частота, період).
3. Перемкніть вольтметр у режим DC, а потім знову в AC.
4. Установіть на джерелі 100 Гц, а потім виберіть форму сигналу «Прямок.».

Очікуваний результат

Період — 4 поділки (20 мс), частота — 50 Гц; розмах — 5 поділок (10 В). Вольтметр у режимі AC показує близько 3,54 В — амплітуду, поділену на \(\sqrt{2}\); у режимі DC — близько 0 (середнє значення синусоїди). За 100 Гц період займає 2 поділки. Для прямокутного сигналу з амплітудою 5 В діюче значення дорівнює 5 В.

Запитання

1. Чому вольтметр показує 3,54 В, а не 5 В?
2. Скільки періодів сигналу 50 Гц уміщується на екрані за 5 мс/под?

Відповіді

1. У режимі AC вольтметр показує діюче значення: таку постійну напругу, яка нагрівала б резистор так само. Для синусоїди воно дорівнює \(U_{rms} = U_0 / \sqrt{2}\) = 5 В / 1,414 ≈ 3,54 В; 5 В — це амплітуда, якої напруга досягає лише в максимумах.
2. Ширина екрана — 10 поділок, тож за 5 мс/под він показує 10 × 5 = 50 мс. Період сигналу 50 Гц триває \(T = 1 / f\) = 20 мс, тож на екрані вміщується 50 / 20 = 2,5 періоду.