3．示波器的使用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解示波器面板上各個(gè)旋鈕的名稱及作用．2.了解示波器的工作原理．3.練習(xí)使用示波器觀察交流電的波形．一、實(shí)驗(yàn)原理示波器是一種能把隨時(shí)間變化的電信號(hào)用圖像顯示出來的電子儀器．凡能轉(zhuǎn)換成電壓的其他電學(xué)量(如電流、電阻等)和非電學(xué)量(如溫度、壓力、聲波等)，都可以用示波器來觀察和測量．二、實(shí)驗(yàn)器材示波器1臺(tái)，低壓電源1臺(tái)，變阻器1只，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干，學(xué)生信號(hào)源．三、實(shí)驗(yàn)步驟1．認(rèn)識(shí)示波器的面板，熟悉各部分名稱和作用J2459型示波器如圖所示：示波器面板上的旋鈕有：電源開關(guān)、電源指示燈、輝度調(diào)節(jié)旋鈕、聚焦調(diào)節(jié)旋鈕、輔助聚焦調(diào)節(jié)旋鈕、豎直位移旋鈕、水平位移旋鈕，Y增益調(diào)節(jié)旋鈕，X增益調(diào)節(jié)旋鈕、衰減調(diào)節(jié)旋鈕、掃描范圍旋鈕、掃描微調(diào)旋鈕、外部信號(hào)輸入端、交直流選擇開關(guān)、同步極性選擇開關(guān)．2．開機(jī)前的準(zhǔn)備把示波器面板上各旋鈕調(diào)節(jié)到下面指定位置：(1)輝度調(diào)節(jié)旋鈕()反時(shí)針方向旋到底；(2)豎直位移旋鈕(↑↓)旋至中間位置；(3)水平位移旋鈕()旋至中間位置；(4)衰減調(diào)節(jié)旋鈕旋到“1000”(5)掃描范圍旋鈕旋到“外X”位置；(6)Y增益調(diào)節(jié)旋鈕反時(shí)針方向旋到底；(7)X增益調(diào)節(jié)旋鈕反時(shí)針方向旋到底．3．觀察熒光屏上的亮斑并進(jìn)行調(diào)節(jié)(1)把示波器的電源插頭插入適合的電源，把電源開關(guān)扳向“開”的位置，可見指示燈亮起，預(yù)熱1～2分鐘．(2)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)節(jié)旋鈕，使屏上亮斑亮度適中．(3)調(diào)節(jié)豎直位移、水平位移旋鈕使亮斑在屏的中間．(4)旋轉(zhuǎn)聚焦調(diào)節(jié)旋鈕“⊙”和輔助聚焦調(diào)節(jié)旋鈕“○”，使亮斑最圓最小．(5)旋轉(zhuǎn)豎直位移旋鈕，觀察亮斑如何移動(dòng)．(6)旋轉(zhuǎn)水平位移旋鈕，觀察亮斑如何移動(dòng)．4．觀察掃描并進(jìn)行調(diào)節(jié)(1)把X增益調(diào)節(jié)旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)到1/3處，掃描微調(diào)旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，掃描范圍旋鈕置于最低擋，觀察掃描的情形．(2)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)掃描微調(diào)旋鈕，可看到亮斑移動(dòng)加快，直至為一條亮線．(3)調(diào)節(jié)X增益調(diào)節(jié)旋鈕，可以看到亮線長度的改變．5．觀察亮斑在豎直方向的偏移并進(jìn)行調(diào)節(jié)(1)將掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，交流直流選擇開關(guān)撥到“DC”位置．(2)按圖所示連接電路．(3)將滑動(dòng)變阻器的滑片P滑至適當(dāng)位置后閉合開關(guān)，把衰減調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針依次轉(zhuǎn)到100、10和1擋，觀察亮斑向上偏移的情況．(4)調(diào)節(jié)Y增益調(diào)節(jié)旋鈕，使亮斑偏移一段適當(dāng)?shù)木嚯x，再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，觀察亮斑偏移的距離隨輸入電壓變化的情況．(5)調(diào)換電池的正、負(fù)極，可以看到亮斑改為向下偏移．6．觀察按正弦規(guī)律變化的電壓的圖線(1)把掃描范圍旋鈕置于第一擋(10～100Hz)．(2)把衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于“”擋，即由示波器本身機(jī)內(nèi)提供豎直方向的按正弦規(guī)律變化的電壓．(3)反復(fù)調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕，使屏上出現(xiàn)完整而穩(wěn)定的正弦曲線．(4)調(diào)節(jié)Y增益調(diào)節(jié)旋鈕時(shí)，觀察到曲線的形狀沿豎直方向變化；而調(diào)節(jié)X增益調(diào)節(jié)旋鈕時(shí)，觀察到曲線的形狀沿水平方向變化．(5)當(dāng)把同步極性選擇開關(guān)置于“＋”位置時(shí)，正弦曲線從正半周開始，把此時(shí)觀察到的曲線形狀畫在圓框內(nèi)；當(dāng)把同步極性選擇開關(guān)置于“－”位置時(shí)，曲線從負(fù)半周開始，把此時(shí)觀察到的曲線形狀畫在圓框內(nèi)．也可以用Y衰減的其他擋位進(jìn)行測量，把有關(guān)數(shù)據(jù)填入記錄表格中，并比較用哪一擋位較為準(zhǔn)確．7．關(guān)機(jī)實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)機(jī)前要先把輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針方向旋到底，然后再切斷電源．四、注意事項(xiàng)1．開機(jī)前及實(shí)驗(yàn)完畢關(guān)機(jī)前，先要把輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底．(處于亮度最低狀態(tài))2．使用過程中，不應(yīng)使光斑過亮，特別是當(dāng)亮斑長時(shí)間停留在屏上不動(dòng)時(shí)，應(yīng)將亮度減弱，以免損傷熒光屏，縮短示波管的壽命．3．由示波器Y輸入的電壓不可過大，否則會(huì)損壞機(jī)內(nèi)的分壓電阻和電子管，在最大衰減倍率(1000)時(shí)也不得超過直流400V.4．盡量避免頻繁開機(jī)、關(guān)機(jī)，否則將縮短示波器電子管陰極的壽命．短時(shí)間不用時(shí)，不必關(guān)機(jī)，只需將輝度調(diào)節(jié)旋鈕旋至熒光屏上無亮線．5．如果顯示的波形受外界干擾，可將機(jī)殼用導(dǎo)線接地．6．當(dāng)“Y輸入”接線柱上接出的導(dǎo)線懸空時(shí)，它和“地”間電阻極大，環(huán)境空間中雜散的電磁場將在導(dǎo)線中感應(yīng)較大的電壓，使屏上出現(xiàn)干擾波形，衰減倍率越小，干擾信號(hào)顯示的幅度越大．若用手摸這條導(dǎo)線會(huì)更嚴(yán)重，使用中應(yīng)盡量避免這種情況.對(duì)示波管原理的理解【例1】(多選)圖中(1)所示是示波管的原理圖，它是由電子槍、豎直偏轉(zhuǎn)電極YY′、水平偏轉(zhuǎn)電極XX′和熒光屏組成．電子槍發(fā)射的電子打在熒光屏上將出現(xiàn)亮點(diǎn)，不加任何電壓時(shí)，電子打在熒光屏中心．若亮點(diǎn)很快移動(dòng)，由于視覺暫留關(guān)系，能在熒光屏上看到一條亮線．現(xiàn)在加上頻率較高的偏轉(zhuǎn)電壓，則()(1)(2)(3)(4)(5)A．如果只在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上如圖(2)所示的電壓，應(yīng)觀察到一條水平亮線B．如果只在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示U＝Umsinωt的電壓，應(yīng)觀察到一條正弦曲線如圖(4)C．如果在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示U＝Umsinωt的電壓，同時(shí)在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上圖(2)所示的電壓，應(yīng)觀察到一條正弦曲線如圖(5)D．如果在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示U＝Umsinωt，同時(shí)在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上圖(2)所示的電壓，應(yīng)觀察到一條正弦曲線如圖(4)AD[如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上如圖(2)所示的電壓，應(yīng)觀察到一條水平的亮線，故A正確；如果只在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示U＝Umsinωt的電壓，則在水平方向不運(yùn)動(dòng)，只在豎直方向偏轉(zhuǎn)，應(yīng)觀察到一條豎直的亮線．故B錯(cuò)誤；如果在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示U＝Umsinωt的電壓，同時(shí)在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上圖(2)所示的電壓，因圖(2)中的電壓為單一方向上，則形成的圖像只在O點(diǎn)的一側(cè)為圖(4)，故C錯(cuò)誤，而D正確．]練習(xí)使用示波器【例2】圖甲為示波器面板，圖乙為一信號(hào)源．甲乙(1)若要觀測此信號(hào)源發(fā)出的正弦交流信號(hào)的波形，應(yīng)將信號(hào)源的a端與示波器面板上的________接線柱相連，b端與________接線柱相連；(2)若示波器所顯示的輸入波形如圖所示，要將波形上移，應(yīng)調(diào)節(jié)面板上的__________旋鈕；要使此波形橫向展寬，應(yīng)調(diào)節(jié)____________旋鈕；要使屏上能夠顯示三個(gè)完整的波形，應(yīng)調(diào)節(jié)____________旋鈕．解析：(1)若要觀測此信號(hào)源發(fā)出的正弦交流信號(hào)的波形，應(yīng)從示波器的“Y輸入”和“地”接線柱輸入信號(hào)，所以應(yīng)將信號(hào)源的a端與示波器面板上的“Y輸入”接線柱相連，b端與“地”接線柱相連．(2)豎直位移旋鈕的作用是調(diào)節(jié)波形在屏幕上的豎直位置，由題圖可知該波形偏下，所以應(yīng)該調(diào)節(jié)6，X增益旋鈕的作用是調(diào)整波形的橫向?qū)挾龋{(diào)節(jié)掃描范圍和掃描微調(diào)可調(diào)整屏幕上顯示的完整的波形數(shù)．答案：(1)Y輸入地(2)6X增益掃描范圍和掃描微調(diào)(1)觀察正弦波或余弦波：若外加的是正弦交變電壓，當(dāng)掃描頻率是交變電壓整數(shù)倍時(shí)可在屏上看到正弦波形．正弦波的形成：亮斑從左到右運(yùn)動(dòng)的時(shí)間若剛好等于交變電壓的周期，則在屏上出現(xiàn)一個(gè)完整正弦波形，若是交變電壓周期的兩倍，則出現(xiàn)兩個(gè)完整波形．(2)注意豎直位移旋鈕、水平位移旋鈕和X增益、Y增益之間區(qū)別：一個(gè)是調(diào)節(jié)平衡位置上下運(yùn)動(dòng)，一個(gè)是調(diào)節(jié)上下運(yùn)動(dòng)振幅．一個(gè)是調(diào)節(jié)水平掃描中心位置，一個(gè)是調(diào)節(jié)掃描幅度．(3)注意衰減和Y增益之間的關(guān)系，衰減是大幅度調(diào)節(jié)振幅，1是不衰減，10表示振幅變?yōu)樵瓉淼氖种唬?00表示變?yōu)樵瓉淼囊话俜种唬鳼增益是較小范圍調(diào)節(jié)振幅．注意掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕配合調(diào)節(jié)掃描頻率，如要調(diào)到頻率為900Hz，則先把掃描范圍旋鈕打在1000Hz處，再調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕使頻率在1000Hz左右小范圍變動(dòng)，可調(diào)到900Hz.1．用示波器觀察某交流信號(hào)時(shí)，在顯示屏上顯示出一個(gè)完整的波形，如圖．經(jīng)下列四組操作之一，使該信號(hào)顯示出兩個(gè)完整的波形，且波形幅度減?。私M操作是()A．調(diào)整X增益旋鈕和豎直位移旋鈕B．調(diào)整X增益旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕C．調(diào)整掃描微調(diào)旋鈕和Y增益旋鈕D．調(diào)整水平位移旋鈕和Y增益旋鈕C[要讓顯示屏上的波形由一個(gè)變?yōu)閮蓚€(gè)，就需提高掃描頻率，即需調(diào)整掃描微調(diào)旋鈕．Y增益旋鈕是用來調(diào)節(jié)圖像在豎直方向上的幅度的，故選項(xiàng)C正確．]2.若在示波器的“Y輸入”和“地”之間加上如圖所示的電壓，而掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，則此時(shí)屏上應(yīng)出現(xiàn)的情形是下圖中的()C[Y方向上有一個(gè)恒定電壓，掃描范圍旋鈕置于“外X”擋，示波器內(nèi)不提供X方向的掃描電壓．而“X輸入”接線柱也沒有輸入任何掃描電壓，所以X方向沒有偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)C正確．]3．示波器使用結(jié)束時(shí)應(yīng)注意及時(shí)關(guān)機(jī)，關(guān)機(jī)的下列操作順序正確的是()A．先斷開電源開關(guān)，再將“輝度調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底B．先斷開電源開關(guān)，再將“輝度調(diào)節(jié)”旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)到底C．先將“輝度調(diào)節(jié)”旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，再斷開電源開關(guān)D．先將“輝度調(diào)節(jié)”旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)到底，再斷開電源開關(guān)C[輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)可使屏幕亮度降低，保護(hù)屏幕．所以關(guān)機(jī)時(shí)應(yīng)先將輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，再斷開電源開關(guān)．選項(xiàng)C正確．]4．如果在示波器的熒光屏上出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)在水平方向自左向右移動(dòng)的圖像，現(xiàn)在要使它變成水平方向的一條亮線，調(diào)節(jié)的方法應(yīng)該是()A．順時(shí)針旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)節(jié)旋鈕B．調(diào)節(jié)衰減旋鈕C．調(diào)節(jié)掃描范圍旋鈕和掃描微調(diào)旋鈕，增大掃描頻率D．調(diào)節(jié)Y增益調(diào)節(jié)旋鈕C[在熒光屏上出現(xiàn)的是一個(gè)亮點(diǎn)自左向右的水平移動(dòng)的圖形，要把它變成水平方向的亮線，若調(diào)節(jié)輝度旋鈕，只能使亮度增大，不能改變圖形，所以A選項(xiàng)錯(cuò)誤；若調(diào)節(jié)衰減旋鈕，只能使輸入信號(hào)的強(qiáng)度減弱，這里只有一個(gè)亮點(diǎn)，沒有輸入信號(hào)，所以B選項(xiàng)也是錯(cuò)的；若調(diào)節(jié)Y增益調(diào)節(jié)是改變豎直方向輸入的信號(hào)強(qiáng)度，即改變圖線在豎直方向的幅度，顯然D選項(xiàng)也是錯(cuò)誤的；現(xiàn)在熒光屏上出現(xiàn)的是水平方向移動(dòng)的一個(gè)亮點(diǎn)，說明水平掃描頻率太小，使眼睛能覺察到亮度的移動(dòng)，所以應(yīng)該提高水平掃描頻率，使眼睛區(qū)分不開亮點(diǎn)位置的變化，故選項(xiàng)C是正確的．]5.在應(yīng)用示波器觀察Y輸入系統(tǒng)的作用時(shí)，有下列操作程序，請(qǐng)?jiān)跈M線上填寫觀察到的現(xiàn)象．(1)把“掃描范圍”旋鈕置于“外X”擋，“DC、AC”開關(guān)置于“DC”位置，調(diào)節(jié)水平、豎直位移旋鈕使光點(diǎn)位于熒光屏中心，將衰減旋鈕置于“1000”擋，“Y增益”(2)用1～2節(jié)干電池(1.5V)作直流電源，將電源和變阻器組成如圖所示的直流回路，并取出一部分電壓加到“Y輸入”與“地”接線柱上；(3)移動(dòng)變阻器中心觸頭位置，改變“Y輸入”電壓，觀察亮點(diǎn)偏離光屏中心的距離________；(4)將“衰減”旋鈕分別置于“10”、“100”擋，重復(fù)上一步驟，這時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)亮點(diǎn)離光屏中心距離________，由此可見“衰減(5)將直流電源的正負(fù)接線互換，改變輸入電壓方向，觀察光點(diǎn)偏移方向的變化，這時(shí)可能看到________．答案：(3)變化(4)由大變小改變偏轉(zhuǎn)電壓，改變亮點(diǎn)偏離幅度(5)向相反方向偏移(或向下偏移)6．示波器是檢測和修理各種電子儀器以及進(jìn)行科學(xué)研究必不可少的工具．掌握它的一般使用方法是對(duì)每一名普通高中學(xué)生的一般要求．如圖所示為某次學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)練習(xí)