Компьютерный осциллограф L-микро и его применение для изучения импульсных и периодических процессов в курсе электродинамики

Поваляев О.А., к.т.н., Степанов С.В., к.п.н.,

Хоменко С.В., к.ф.-м.н.,  аспирант

Развитие осциллографической техники для научных и промышленных приложений в последнее десятилетие шло по пути разработки многоканальных цифровых приборов с жидкокристаллическими экранами и создания плат АЦП, предназначенных для установки в компьютер. Возможности этих лабораторных приборов, естественно, далеко выходят за рамки потребностей курса физики в средней и высшей школе, однако и стоимость их очень высока.

Компьютерный осциллограф L-микро разработан коллективом подмосковного филиала РНПО "Росучприбор" специально для использования в учебном процессе как общеобразовательной школы, так и в ВУЗе. Построенный на базе компьютера и небольшого электронного блока, он сочетает в себе высокий уровень компьютерной технологии и хорошие технические характеристики с простотой в использовании и приемлемым уровнем стоимости.

Осциллограф L-микро имеет два канала и способен регистрировать сигналы длительностью от нескольких секунд до нескольких миллисекунд. Каждый канал имеет два значения чувствительности - 0.5 и 1В/дел, кроме того осциллограф комплектуется тремя делителями (1:2, 1:5 и 1:10). Регистрация сигналов может производиться в периодическом, однократном и ручном режимах. Запуск осциллографа осуществляется от сигнала по одному из каналов, а в ручном режиме при нажатии кнопки. Для выбора параметров работы осциллографа имеется специальное окно.

Измеряемые сигналы отображаются на экране компьютера. В однократном и ручном режимах работы записанный сигнал остается на экране. В периодическом режиме измерения можно остановить, при этом на экране останется последний записанный сигнал. Записанные сигналы можно анализировать с помощью маркера, при движении которого в специальных окнах высвечивается текущее значение амплитуды импульсов в обоих каналах.

В настоящее время на базе осциллографа L-микро создан цикл демонстрационных экспериментов по курсу электродинамики общеобразовательной школы. С его помощью демонстрируются как периодические процессы (последовательная цепь переменного тока, резонанс, свободные электромагнитные колебания, выпрямление переменного тока), так и импульсные процессы (зарядка конденсатора, развитие тока через индуктивность и др.). Применение осциллографа в рамках созданного цикла вообще не требует от преподавателя настройки параметров осциллографа. Достаточно собрать электрическую схему эксперимента согласно прилагаемому описанию и выбрать соответствующий пункт в перечне экспериментов на экране компьютера. Осциллограф при этом работает в рамках сценария, заложенного при создании программы. Цифровая запись информации позволяет в необходимых случаях легко проводить обработку полученных результатов, например, рассчитывать мощность, выделяющуюся на различных элементах цепи переменного тока или сравнивать энергию, запасенную в конденсаторе, с энергией, выделившей в цепи при эго разрядке. Это делает эксперимент еще более наглядным, а в ряде случаев дает возможность демонстрировать не только качественные эффекты, но и количественные зависимости.