1. No category

Rauman Lyseon lukio, fysiikan harjoitustyöt
Työn tekijät:
_______________________________________________________________________________________
Työ tehty (pvm): _____________
Hyväksytty: __________________ (pvm,ope)
OSKILLOSKOOPPITYÖ
Työn tarkoituksena on tutustua oskilloskooppiin sekä PC oskilloskoopin ja sen sisältämään
signaaligeneraattorin käyttöön. Oskilloskooppia voi käyttää ajan suhteen muuttuvien jännitteiden
tutkimiseen.
Teoriaa:
Virtapiirin (käämin) induktanssi L kuvaa piirin (käämin) itseinduktiokykyä eli kykyä vastustaa
virran muutosta ajan suhteen, induktanssin yksikkö [L] = H (Henry). Muuttuva virta käämissä
aiheuttaa muuttuvan magneettikentän mikä taas puolestaan Lenzin lain mukaan aiheuttaa induktiojännitteen minkä suunta on sellainen että sen aiheuttama magneettikenttä pyrkii vastustamaan ko.
muutosta.
Induktiivinen reaktanssi XL kuvaa induktiivisen kuorman (käämin) kykyä vastustaa vaihtovirran
kulkua virtapiirissä.
XL = ωL = 2πfL, [XL] = Ω , (1)
Vaihtovirtapiirissä virran ja jännitteen välille saattaa syntyä ns. vaihe-ero eli toinen suureista
saavuttaa huippuarvonsa ennen toista. Vaihe-ero ϕ voidaan laskea seuraavasti:
𝛥𝑇
𝑇
φ
= 360° (ΔT = huippujen välinen aika ero, T = jaksonaika) (2)
Jos vaihtovirtapiirissä on pelkästään resistanssia ja induktanssia (RL-piiri) niin vaihe-ero voidaan
𝑋𝐿
laskea seuraavasti:
tan ϕ =
, (3)
𝑅
Tarvittavat välineet:
Oskilloskooppi, Tietokone, PC oskilloskooppi, oppilastyövirtalähde, yleismittari, 22 Ω:n vastus,
diodi, 1200 r käämi, rautasydän, johtimia ja hauenleukoja.
HUOM! Pyydä valvojaa tarkistamaan kaikki töiden kytkennät ennen kuin kytket virran.
Työ 1.
Kytke oppilastyövirtalähde vaihtojännitteelle (AC) ja säädä jännitteeksi 2 V, kytke 22 Ω:n vastus
virtalähteeseen. Mittaa yleismittarilla vastuksen päiden välinen jännite
U = _____________
Laita oskilloskooppi päälle ja kytke yleismittarin tilalle oskilloskooppi. Etsi signaali ja tulkitse siitä
huippujännitteen arvo sekä vaihtojännitteen taajuus.
uh = _____________, f = _____________
Käynnistä tietokone ja kytke PC oskilloskooppi tietokoneen USB väylään, käynnistä oskilloskoopin
ohjelma (Pclab200). Kytke vastuksen navat johtimilla oskilloskoopin kanavaan 1 (CH1). Kytke
virtalähde päälle ja etsi ohjelmalla jännitteen kuvaaja näyttöön. Tulosta kuvaaja ja tulkitse siitä
huippujännitteen arvo sekä vaihtojännitteen taajuus.
uh = _____________, f = _____________
Miksi huippujännite poikkeaa yleismittarin näyttämästä jännitteestä? _______________________
________________________________________________________________________________
Kytke diodi sarjaan vastuksen kanssa, kytke vastuksen navat edelleen oskilloskoopin kanavaan 1,
kytke virtalähde päälle ja etsi jännitteen kuvaaja. Tulosta kuvaaja. Selvitä mistä kuvaajan muoto
johtuu? Kokeile samaa myös tavallisellakin oskilloskoopilla.
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Työ 2.
Mittaa yleismittarilla käämin resistanssi RL = ____________
Kytke RCA johdin oskilloskoopin signaaligeneraattoriin, yhdistä käämin toinen napa johtimella ja
hauenleualla RCA johtimeen, kytke käämi ja vastus sarjaan. Kytke vastuksen navat oskilloskoopin
kanavaan 1. Säädä signaaligeneraattoriin 5,0 V:n kanttiaalto (Sqr) jännite jonka taajuus on 50 Hz.
Etsi signaali näkyviin. Suurenna taajuutta vaiheittain aina 1000 Hz:iin saakka.
Mitä kanttipulssin muodolle tapahtuu taajuuden kasvaessa? Mistä ilmiö johtuu? ________________
________________________________________________________________________________
Säädä signaalin taajuus takaisin 50 Hz:iin. Työnnä rautasydän käämin sisään.
Miten kanttipulssin muoto muuttuu? Mistä ilmiö johtuu? __________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
Ota rautasydän pois käämistä. Kytke oskilloskoopin kanavan 2 + -napa siihen käämin napaan johon
signaali tulee (oskilloskoopin kanavan 1 maa toimii kummankin kanavan yhteisenä maana). Säädä
signaaligeneraattori 5,0 V:n sinimuotoiselle (Sine) jännitteelle jonka taajuus on 500 Hz. Etsi
molempien kanavien signaalit näkyviin samanaikaisesti kuvaruudulle ja tulosta mahdollisimmin
hyvin tulkittavissa oleva kuvaaja.
Oskilloskoopin kanavan 1 signaali edustaa piirissä kulkevaa virtaa ja kanavan 2 signaali käämin
jännitettä. Kumpi signaaleista on edellä (saavuttaa huippuarvonsa ajallisesti ensin)?
____________________________
Määritä virran ja jännitteen välinen vaihe-ero ϕ asteina. (kaava 2)
ϕ = __________
Määritä seuraavaksi käämin induktanssi L vaihe-eron avulla (kaavat 1 ja 3), Huomioi että R on
piirin kokonaisresistanssi.
R = Rv  RL = __________
L = ____________
Vertaa saamaasi induktanssin arvoa käämissä ilmoitettuun arvoon ja laske virhe prosentteina.
Lkäämi = ____________, virhe : _________________
Omia huomioita työstä ja mahdollisista virhelähteistä: ____________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________