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

További kiegészítők a fenti termékhez

Pico 2205A (USB) oszcilloszkóp

Gyártó:PICO
96.490 Ft + ÁFA (122.542 Ft)

Pico 3203D PC-s oszcilloszkóp, 2CH, 50MHz

Gyártó:PICO
219.840 Ft + ÁFA (279.197 Ft)

Pico 3204D PC-s oszcilloszkóp, 2CH, 70MHz

Gyártó:PICO
266.920 Ft + ÁFA (338.988 Ft)

Pico 4424 PC-s oszcilloszkóp, 4CH, 20MHz

Gyártó:PICO
298.940 Ft + ÁFA (379.654 Ft)