Elektromos impulzusok sebessége koaxiális kábelekben
A következő kísérlet során elektromos impulzusok sebességét vizsgáltuk, megmérve, hogy mennyi idő alatt ér el egy adott hullám egy 200 méter hosszú vezeték egyik végéről a másikra.
Áramkörökben egy kapcsoló elmozdításával azonnali reakciót érzékelhetünk (például felvillan egy led). Az elektromágneses hullám annak ellenére terjed hatalmas sebességgel, hogy maguk az elektronok nála jóval lassabban mozognak.
A következő mérést PC alapú oszcilloszkóppal végeztük, és amellett, hogy kiderült, mennyi idő alatt tesz meg egy impulzus 200 métert egy koaxiális kábelben, megmutatja a jel csillapodását is.
Szükséges eszközök:
számítógép PicoScope szoftverrel
PICO 3204 oszcilloszkóp
200kHz pulzusgenerátor
200m koax kábel
A mérés során használt impulzusokat a kevésbé elérhető impulzusgenerátorok helyett jelalak generátorral (100kHz négyszögjel) és R-C áramkörrel állítottuk elő.
Kapcsolási rajz:
A
bekapcsolt 68Ω-os ellenállások szerepe, hogy kiegyenlítsék a hosszú kábel
impedanciáját, és megelőzzék a visszaverődéseket.
A
kondenzátor az ellenállással együtt a négyszögjelet hegyes impulzusokká
alakítja. A koax kábel árnyékolását mindkét végénél Földelni kell.
A
jelgenerátoron 1V amplitúdót állítottunk be.
Az A
csatorna (kék) mutatja az impulzusokat a kábel előtt, a B (piros) pedig
200m-rel később. A különbség 1μs, amiből a sebességet kiszámolva 2x108
m/s az eredmény.
A pozitív csúcsok mutatják a
négyszög felfutó élét
A ciklusidő 10μs (100kHz frekvencia)
A két jel közötti késés 1μs
200m út megtétele 1μs alatt: a
sebesség 2x108 m/s
A méréstartományt mindkét csatornán
500mV-ra állítottuk, így jól látható a feszültség csökkenése 200m után
Négyszögjel átalakítása impulzusokká
Az A csatorna mutatja a generátor
által kibocsátott négyszögjelet (kékkel)
Az impulzusokat (pirossal) az R=68Ω
ellenállás és a C=4700pF kapacitás hozza létre.
Az R-C áramkör gyakorlatilag
differenciálja a négyszög függvényt
|
