Применение осциллографа в школьном курсе физики

Тема выступления: Применение осциллографа в школьном курсе физики
Слайд 1.
У нас в школе со времен СССР остался (1977 год) остался электронный учебный
осциллограф. Я думаю, что практически он есть в каждом учебном заведении. Новых
моделей в школу не поступало. К сожалению, многие учителя его не применяют на своих
уроках при демонстрации различных физических явлений и законов. Я думаю основная
причина- это не знание принципа работы осциллографа и как его применять к описанию
того или иного явление и законов. Я хочу восполнить эту нишу и продемонстрировать,
где можно применять осциллограф на уроках физики.
Слайд 2.
Назначение осциллографа
Осциллографом называется прибор для наблюдения и регистрации электрических
сигналов, а также для измерения их параметров. По своей сути осциллограф является
вольтметром, показывающим график напряжения. Однако с его помощью можно
наблюдать и форму тока. Для этого последовательно с исследуемой цепью включают
резистор Rт
Основная функция осциллографа заключается в воспроизведении в графическом виде
различных электрических колебаний (осциллограмм). Чаще всего с помощью осциллографа
наблюдается зависимость напряжения от времени в декартовой системе координат. При этом
по оси Yоткладывается напряжение U, по оси X – время t. При помощи осциллографа можно
измерять различные параметры сигнала: амплитуду, частоту, длительность сигнала,
длительность фронта, коэффициент модуляции и др.
Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) служит для преобразования исследуемого сигнала в
видимое изображение - осциллограмму
На передней панели находятся:
1. Тумблер включение, выключения осциллографа;
2. Делитель напряжения (5 В и 220 В);
3. Вход Y (подключается первый провод исследуемого электрического сигнала)
4. Вход Земля (подключается второй провод исследуемого электрического сигнала)
5. Вход X (обычно используется, когда необходимо исследовать два электрических
сигнала одновременно)
На верхней панели находятся:
1. Ручка, позволяющая перемещать электронный луч по оси OX;
2. Ручка, позволяющая перемещать электронный луч по оси OY;
3. Ручка, изменяющая яркость электронного луча;
4. Ручка, изменяющая фокус электронного луча;
5. Усиление (масштаб) по оси ОУ;
6. Усиление (масштаб) по оси ОХ;
7. Ручка, синхронизации электронного луча (остановка на экране);
8. Ручка, развертки электронного луча (изменение частоты);
9. Ручка Диапазоны Частот переключает скачкообразно частоту от 0 до 16 кГц. Этот
интервал разбит на 6 диапазонов.
Слайд 3. Перейдем к явлениям, которые можно объяснить, используя осциллографа.
Исследование электрического сигнала постоянного тока, используя выпрямитель.
Напряжение равно, длине сигнала на экране осциллографа. (Длина 10 клеток
соответствует 15 В)
Слайд 4.
Исследование электрического сигнала переменного тока. Из осциллограммы видно, что
напряжение меняется по закону синуса или косинуса. Можно определить амплитуду
напряжения, период и частоту.
Слайд 5.
Демонстрация силы Лоренца.
Поднося к электронному пучку полосовой магнит наблюдаем явление отклонение пучка
электронов от центра. Так северным полюсом, пучок отклоняется вниз, а южным вверх.
Объясняется действием силы Лоренца на частицу.
Слайд 6. Электрические колебания в колебательном контуре.
Слайд 7.
Демонстрация закона электромагнитной индукции. Индикатором индукционного тока
является осциллограф. Индукционный ток в катушке может возникнуть при изменении:
1. Магнитного поля (Вносим магнит в катушку и вносим катушку в магнит);
2. Изменяем угол между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции.
3. При изменение площади рамки.
Слайд 8. Влияние значения индуктивности и ёмкости на частоту колебаний.
Слайд 9.
Изучение трансформатора. Первичную катушку подключаем в сеть переменного тока
напряжением 220 В. Во вторичной катушке получаем переменное напряжение, которое
наблюдаем на экране осциллографа. Можно высчитать его численное значение. Кроме
того можно наблюдать изменение коэффициента трансформации при введении
ферромагнитного сердечника в обмотки трансформатора.
Слайд 10. Резонанс в цепи переменного тока.
Слайд 11. Кроме того можно пронаблюдать и другие физические явления такие как:
модуляция высокочастотных колебаний,
Слайд 12.
Продемонстрировать справедливость закона Ома.
Слайд 13.
На экране осциллографа можно наблюдать сложения двух гармонических колебания в двух
взаимно перпендикулярных направлениях. Впервые изучены французским
учёным Жюлем Антуаном Лиссажу и названные фигурами Лиссажу. Вид фигур зависит от
соотношения между периодами (частотами), фазами и амплитудами обоих колебаний .На
слайде вы видите изменение кривых Лиссажу при изменении отношения частот
колебаний.
Слайд 14.
Применение осциллографа в школьном курсе физики, как мы видим из показанных
опытов довольно таки разнообразно, но при этом отмечается не достаточное его
применение при демонстрации явлений и законов физики учителями. Причем в продаже
появились новые многофункциональные и недорогие осциллографы(8-15 тысяч рублей).
Так, что мой призыв применяйте осциллограф на своих уроках.