8 2 Osiloskop

PELAJARAN 2 OSILOSKOP SINAR KATOD

Skrin Pendarfl our

(a) Sturuktur Utama Dan Fungsi Setiap Komponennya.

Bahagia n

Kompon en Filamen Katod Grid kawalan

Senapa ng Elektron

Anod memfok us Anod memecu t Plat-Y

Sistem Pemeso ngan

Plat-X

Fungsi Memanaskan katod Membebaskan elektron melalui proses pancaran termion Mengawal bilangan elektron dan seterusnya mengawal kecerahan tompok Memfokus alur elektron supaya tompok tajam terhasil Memecutkan alur elektron Memesongkan alur elektron secara menegak Memesongkan alur elektron secara mengufuk

Skrin Pendarfl our

Salutan grafit

Menukarkan tenaga kinetik elektron kepada tenaga cahaya untuk menghasilkan tompok cahaya yang cerah Elektron-elektron yang terkena skrin dalirkan ke bumi melalui salutan grafit

(b) Penggunaan dan Pengendalian OSK

Tombol Suis kuasa Kawalan fokus

Anjakan-X Anjakan-Y Gandaan-Y

Pengendalian/fungsi Mengawal bekalan kuasa Diputarkan untuk menghasilkan tompok yang terfokus pada skrin Melaraskan tompok secara mengufuk Melaraskan tompok secara menegak mengubah magnitud pesongan tegak tegak tompok yang dihasilkan oleh beza keupayaan yang disambung kepada plat-Y

Kawalan dasar-masa

Input-X Input-Y Suis a.t./a.u

Bila dipasang tompok bergerak secara mengufuk merentasi skrin dan balik pada frekuensi tertentu Untuk menyambung beza upaya pada platX Untuk menyambung beza upaya pada platY Bila a.t. dipasang ,anjakan bintik akan mengikuti kedua-dua voltan a.t dan a.u.yang dikenakan merentasi plat-Y Bila a.u. dipasang,anjakan bintik hanya akan mengikuti voltan a.u. yang dikenakan merentasi platY,manakala voltan a.t. akan dihalang oleh kapasitor

(c) Kegunaan-kegunaan OSK (i) Mempamerkan gelombang (ii) Sebagai voltmeter (iii) Pengukur selang masa yang singkat (i) Kegunaan OSK untuk mempamerkan gelombang

(ii) Sebagai voltmeter untuk menyukat voltan a.t. atau a.u. Hidupkan OSK Sambungkan satu punca bekalan kuasa yang telah diketahui nilai voltannya pada input-Y OSK dan catatkan sesaran menegaknya. Voltan diketahui = V1 , sesaran menegak voltan diketahui = L1 Sambungkan pula punca bekalan kuasa yang hendak diketahui nilainya dan catatkan sesaran menegak. sesaran menegak voltan yang hendak diketahui = L Oleh itu Voltan yang hendak diketahui = ( L ) V1 (L1) (iii) Sebagai voltmeter untuk menyukat V pmkd bagi a.u. Hidupkan OSK Sambungkan satu punca bekalan kuasa yang telah diketahui nilai voltannya pada input-Y OSK dan catatkan sesaran menegaknya. Voltan diketahui = V1 , sesaran menegak voltan diketahui = L1 Sambungkan pula punca bekalan kuasa yang hendak diketahui nilainya dan catatkan sesaran menegak. sesaran menegak voltan yang hendak diketahui = L Oleh itu Voltan yang hendak diketahui = ( L ) V1 (L1) Tentukan voltan puncak , Vo = ( L ) V1 x 1 (L 1) 2 Tentukan nilai V pmkd dengan rumus V pmkd = Vo √2

(iv) Sebagai penyukat sela masa yang singkat Sambungkan sebuah mikrofon kepada input-Y OSK Hidupkan OSK Catatkan suis dasar-masa yang diset = 20 µscm-1 Bersiul melalui mikrofon Catatkan jarak di antara 2 puncak berturutan = L cm Oleh itu selang masa antara siulan = 20 L µs Contoh 1

terbang.Suatu isyarat radar dihantar pada X ke arah kapal terbang yang jauh dan dipantul Y .Jika suis dasar-masa disetkan pada 50 ms cm-1, Tentukan jarak kapal terbang dari pusat kawalan. (halaju cahaya = 3 x 108 ms-1) Penyelesaian

TUTORIAL 2 1

Sepasang plat-X dalam sebuah Osiloskop Sinar Katod digunakan untuk A B

Rajah di atas menunjukkan corak imej yang dihasilkan oleh suatu punca bekalan kuasa a.u. yang disambung pada input-Y OSK dengan gandaan-Y disetkan pada 20 V cm-1 dan suis dasar-masa disetkan pada 5 ms cm-1. Tentukan (a) Tempoh (b) Frekuensi (c) Voltan Puncak (d) Voltan punca min kuasa dua Penyelesaian

Contoh 2

Rajah menunjukkan imej yang dihasilkan pada skrin OSK di sebuah pusat kawalan lapangan

C D garisan

memesongkan alur elektron secara menegak memesongkan alur elektron secara mengufuk mengerakkan alur elektrok ke kiri dan ke kanan skrin dengan laju menukarkan tompok ke bentuk

2 Pernyataan yang manakah berikut adalah benar mengenai sebuah Osiloskop Sinar katod? Kompon Fungsi en A Grid Mengawal kecerahan kawalan tompok B Plat-X Memesongkan alur elektron secara menegak C Anod Memecutkan alur memfok elektron us D Filamen Memanaskan anod 3

Komponen yang mengawal kecerahan bintik pada skin berpendarflour sebuah Osiloskop Sinar katod adalah

A B C D 4

Fungsi utama suis dasar-masa dalam sebuah Osiloskop Sinar Katod adalah A B C D

5

Menyelaraskan tompok secara menegak dan mengufuk Mengawal beza keupayaan antara merentasi plat-Y Mengawal kecerahan tompok pada skrin berpendarflour Mengawal gerakan alur elektron secara mengufuk merentasi skrin dan balik pada frekuensi tertentu

Berikut adalah komponenkomponen yang terdapat dalam senapang elektron sebuah Osiloskop Sinar Katod kecuali A B C D

6

Filamen pemanas Anod memfokus Grid kawalan Plat-Y

Anod memfokus Grid kawalan Plat-Y Katod

Dalam sebuah Osiloskop Sinar Katod,bekalan voltan tinggi dikenakan merentasi antara anod dan katod adalah untuk A

mengawal bilangan elektron yang menghentam skrin B memecutkan alur elektron dengan halaju tinggi C memfokuskan alur elektron ke atas skrin D mengawal suhu filamen 7

Antara berikut yang manakah menghasilkan tompok cahaya cerah pada skrin osiloskop sinar katod?

A C 8

Proton Sinar-X

B D

Elektron Sinar alfa

Yang manakah benar mengenai ciri alur elektron yang bergerak melalui sebuah Osiloskop Sinar Katod?

A Bergerak lurus dalalm vakum B Bergerak dengan halaju cahaya C Merupakan gelombang elektromagnet D Tidak boleh dipesongan oleh medan magnet atau medan elektrik 9

Berapakah tenaga kinetik elektron yang bergerak dalam senapang elektron sebuah Osiloskop Sinar Katod jika beza keupayaan merentasi katod dan anod adalah 8000 V? ( e = 1.6 x 10 -19 C ) 1.28 x 10-13 J

B

1.28 x

C 2.56 x 10 -13 J 10-15 J E 1.28 x 10-16 J

D

2.56 x

A 10-15

J

10 Dalam sebuah Osiloskop Sinar Katod 3 kV voltan merentasi anod dan katod.Berapakah halaju alur elektron? ( m = 9 x 10- 3 1 kg , e = 1.6 x 1019 C) A 1.4 x 107 ms -1 x 107 ms-1 C 4.8 x 107 ms-1 107 ms-1 E 8.8 x 107 ms-1

B D

3.2

6.4 x

11 Berikut adalah kegunaankegunaan Osiloskop Sinar Katod kecuali

A Sebagai B Sebagai C Sebagai gelombang D Sebagai singkat

Ammeter Voltmeter pempamer penyukat sela masa

14 Apabila satu punca bekalan kuasa a.u. disambungkan kepada input-Y OSK imej yang dihasilkan pada skrin ditunjukkan pada rajah di atas.Jika punca bekalan a.u. digantikan dengan sebuah sel kering,imej yang akan dihasilkan adalah,

12 Satu punca bekalan kuasa disambungkan kepada input-Y OSK dan corak gelombang dihasilkan adalah seperti berikut.Pernyataan yang manakah adalah benar

A B C D

Jenis bekalan kuasa a.t. a.u. a.t. a.u.

Suis dasarmasa dimatikan dimatikan dihidupkan dihidupkan

13 Apabila bekalan a.u.disambungkan kepada input-Y OSK dengan suis dasar-masa dimatikan, imej yang kelihatan pada skrin adalah A B C D

Satu Satu Satu Satu

bentuk gelombang garis mengufuk garis menegak tompok tajam

15 Rajah di atas menunjukkan kedudukan tompok pada skrin sebuah Osiloskop Sinar Katod.Jika P menjadi positif dan Q menjadi negatif, kedudukan baru tompok adalah,

17 Rajah menunjukkan sebuah Osiloskop Sinar Katod yang telah dihidupkan di letakkan antara di antara dua batang teras besi lembut yang serupa dengan bilangan lilitan dawai pada kedua-duanya sama.Apabila suis dihidupkan arus yang tinggi mengalir dalam litar.Gambar rajah yang manakah berikut akan diperhatikan pada skrin osiloskop itu?

16 Rajah menunjukkan sebuah Osiloskop Sinar katod diletakkan antara dua batang magnet kekal yang kuat dengan suis dasar-masa dimatikan.Yang manakah antara kedudukan tompok pada skrin Osiloskop tersebut sebaik sahaja kedua-dua magnet kekal diletakkan.

18 Rajah menunjukkan corak gelombang yang dihasilkan apabila sebuah penjana a.t. yang disambungkan ke input-Y Osiloskop Sinar Katod

dengan suis dasar-masa dihdupkan.Apabila anjakan-Y dilaraskan,yang manakah corak gelombang yang akan diperhatikan?

20 Rajah di atas menunjukkan imej yang dihasilkan oleh bekalan arus ulang-alik yang disambung kepada sebuah Osiloskop Sinar Katod dengan suis dasar-masa dimatikan.Jika gandaan -Y OSK dilaraskan pada 20 V cm-1,nilai punca min kuasa dua bekalan arus-ulangalik itu adalah, A C E

19 Rajah menunjukkan corak gelombang yang dihasilkan apabila sebuah transformer yang disambungkan ke input-Y Osiloskop Sinar Katod dengan suis dasar-masa dihdupkan.Apabila gandaan-Y dilaraskan,yang manakah corak gelombang yang akan diperhatikan?

80.0 V 40.0 V 15.9 V

B D

56.6 V 28.3 V

21 Jika suis dasar-masa bagi sebuah OSK dilaraskan pada 20 m s cm1,berapakah frekuensi isyarat yang ditunjukkan pada rajah di atas? A C E

12.5 Hz 50 Hz 200 Hz

B D

25 Hz 100 Hz

22 Rajah menunjukkan corak gelombang yang dihasilkan oleh sebuah penjana isyarat audio pada skrin sebuah Osiloskop Sinar Katod.Jarak antara dua puncak

berturutan didapati 3 cm. Apabila frekuensi gelombang digandaduakan jarak antara dua puncak berturutan adalah, A

0.75 cm

B

1.50

D

4.50

cm C

3.00 cm

E

6.00 cm

cm

23 Apabila satu voltan ulang-alik yang frekuensinya 200 Hz disambung kepada input-Y sebuah Osiloskop Sinar Katod dan dasar-masa dilaraskan surihan yang diperhatikan adalah seperti pada rajah.Berapakah masa yang diwakili oleh jarak AB? A 5 x 10 -3 saat saat C 1 x 10 -2 saat saat E 7.5 x 10-2 saat

B

7.5 x10

D

5 x 10-2

24 Sebuah stesen radar menghantar satu isyarat kepada sebuah kapal terbang dan kemudiannya diterima balik isyarat tersebut.Penghantaran dan penerimaan dapat dipaparkan pada skrin sebuah osiloskop sinar katod yang berada di stesen radar seperti pada rajah di atas.Jika suis dasar-masa dilaraskan pada 5 m s -1 cm dan halaju isyarat bunyi adalah 3 x 10 8 m s -1 maka jarak antara kapal terbang dan stesen radar tersebut adalah, A C E

600 km 300 km 50 km

B D

1500 km 100 km

-3

25 Rajah di atas merupakan struktur sebuah Osiloskop Sinar Katod. (a) (i) Nyatakan ciri-ciri bahan yang digunakan untuk membuat filamen.

(e)

................................................. ................... ................................................. ................... (ii) Filamen boleh menggunakan sama ada bekalan a.u atau a.t. Berikan sebabnya.

Jika beza keupayaan merentasi anod dan katod adalah 6 kV, ( m = 9 x 10- 3 1kg , e =1.6 x 10- 19) tentukan (i) tenaga kinetik setiap elektron (ii) halaju setiap elektron

................................................. ................... ................................................. ................... (b) Grid kawalan digunakan untuk mengawal kecerahan imej pada skrin.Terangkan bagaimana hal ini boleh dilakukan oleh grid kawalan. ................................................. ................... ................................................. ................... (c) Namakan komponen P dan nyatakan fungsinya. ................................................. ................... ................................................. ................... (d) Mengapakah skrin pendarflour disalut dengan grafit? ................................................. ................... ................................................. ...................

26 Rajah menunjukkan beberapa tombol kawalan pada sebuah Osiloskop Sinar Katod. (a) Apakah fungsi (i) kawalan kecerahan? ....................................................... ...................... (ii) kawalan fokus ....................................................... ...................... (b) Terangkan bagaiman bintik cahaya dihasilkan pada skrin? ....................................................... ...................... (c) Dasar-masa kemudian dihidupkan dengan melaraskan kawalan dasarmasa. (i) Perihalkan apa yang berlaku pada bintik cahaya itu?

....................................................... ......................

....................................................... ......................

....................................................... ...................... (ii) Apakah yang boleh diperhatikan pada skrin?

27 (a) Huraikan struktur sebuah Osiloskop Sinar katod. Seterusnya huraikan fungsi setiap bahagiannya

....................................................... ...................... (d) Jika dasar-masa dihidupkan dan punca-punca bekalan kuasa berikut disambungkan kepada input-Y OSK,lukiskan corak gelombang yang akan kelihatan pada skrin. (i) Sebuah sel kering (ii) Dua buah sel kering

(iii) transformer

(e) Nyatakan kelebihan-kelebihan Osiloskop berbanding dengan Voltmeter untuk menyukat voltan. ....................................................... ...................... ....................................................... ......................

(b) Huraikan bagaimanakah sebuah Osiloskop berfungsi sebagai (i) sebuah voltmeter (ii) penyukat sela masa yang singkat.