Лампа перестает пропускать ток лишь при напряжении , меньшем . Сила тока при этом скачком уменьшается от до . Самостоятельный разряд прекращается, лампа «гаснет». У реальной лампы зависимость при является не вполне линейной, причем при кривые, снятые при возрастании и убывании напряжения, обычно не совпадают.

Рис. 9. Рис. 10.

Генератор релаксационных колебаний на тиратроне.

Рис. 11.

Генератор пилообразных сигналов на тиратроне (рис. 11) явля­ется простейшим релаксационным генератором и ранее широко использовался как генератор развертки в осциллографах. Генера­тор содержит элементы и тиратрон . При включении напряжения начинается заряд конденсатора и напряжение на нем , а следовательно, и на тиратроне начнет увеличиваться по экспоненциальному закону, в течение времени .

(4)

Когда напряжение достигает напряжения зажигания тиратрона ( ), в тиратроне возникает тлеющий разряд, а конденсатор разряжается до напряжения погасания тиратрона в течение .

(5)

Затем процесс зарядки конденсатора повторяется (рис. 12). Изменяя отрицательное напряжение на сетке тиратрона, можно менять амплитуду и период колебания этого релаксационного генератора. Подавая на сетку тиратрона положительные импульсы, можно преждевременно вызвать разряд конденсатора, подавая отрицательные импульсы, можно несколько задержать момент возникновения тлеющего разряда и начало разряда конденсатора. Таким образом, можно изменить период релаксационных колебаний тиратронного генератора и осуществить синхронизацию этого генератора - сделать период его колебаний равным или кратным периоду повторения внешних импульсов.

Кривая разряда конденсатора проходит значительно круче кривой заряда, а . Следовательно, можно считать, что период релаксационных колебаний . На основании соотношения (4) имеем: , .

Отсюда несложно получить приближённую формулу для расчёта периода релаксационных колебаний:

. (6)

Рис. 12.

Изучение релаксационных колебаний.

Цель работы: изучение вольт – амперной характеристики газонаполненной лампы и работы генератора релаксационных колебаний на тиратроне, измерение и расчёт периода релаксационных колебаний при различных значениях сопротивления.

Приборы и оборудование: лабораторный стенд, магазин сопротивлений, магазин емкостей, источник питания, звуковой гене­ратор, электронный осциллограф, цифровой амперметр.

Ход работы.

В работе изучаются вольт-амперная характеристика газо­наполненной лампы и работа генератора релаксационных коле­баний на тиратроне. Принципиальная электрическая схема установки представлена на рис. 13. В режиме получения вольт-амперной характеристики тиратрона переключатель устанавливается в положение 2. Амперметром измеряет­ся сила тока газового разряда через тиратрон при различных на­пряжениях, поступающих с источника питания ( ). Сопротив­ление , включенное последовательно с тиратроном, слу­жит для ограничения силы тока. Установив переключатель в положение 1, получим схему генератора релаксационных колебаний. На экране электронного осциллографа, на вход « » которого поступает напряжение с конденсатора , можно наблю­дать картину релаксационных колебаний при различных сопро­тивлениях и емкости конденсатора.

---

Период релаксационных колебаний в работе определяется тремя способами.

1. Используя напряжения зажигания и гашения , по­ лученные при снятии вольт-амперной характеристики, а также напряжение , измеряемое вольтметром источника питания, рассчитывают период колебаний по формуле (6) при каждом значении и .

2. Второй способ заключается в непосредственном измере­нии длительности цикла заряда на экране осциллографа.

3. Третий способ, более точный, заключается в том, что на вход « » электронного осциллографа подают синусоидальный си­гнал со звукового генератора. На экране электронно-луче­вой трубки происходит сложение двух взаимно перпендикуляр­ных колебаний: релаксационных и синусоидальных. Неподвиж­ная картина возникает, если частоты складываемых колебаний относятся как целые числа. Вид картины, возникающий при соотношении частот , представлен на рис. 14.

Зная частоту сигнала звукового генератора и форму непод­вижной фигуры на экране, можно определить соотношение частот и вычислить частоту релаксационных колебаний.

Рис. 13. Рис. 14.

Подготовка приборов к работе.

1. Установите сопротивления магазина сопротив­лений и магазина емкостей.

2. Включите генератор развертки электронного осциллогра­фа с запуском от усилителя , а коэффициент отклонения по оси установите таким, чтобы можно было наблюдать переменное напряжение до .

3. Установите следующие значения параметров выходного напряжения звукового генератора: частота , выходное напряжение не более .

4. Измерительный прибор подготовьте для измерения тока до .

УПРАЖНЕНИЯ

1. ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ЗАЖИГАНИЯ И ГАШЕНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ

1. Включите лабораторный стенд, источник питания и изме­рительный прибор .

2. Снимите зависимость силы тока от напряжения, кото­рое следует увеличивать от до через . Данные измерений запишите в таблицу.

3. Аналогичные измерения проведите при уменьшении напря­жения от до .

Измеренные значения силы тока за­несите в таблицу.

4. Определите напряжения зажигания и гашения тиратрона. Для этого выберите по таблице интервал напряжений, в котором тиратрон зажегся (погас). В выбранном интервале, постепенно увеличивая (уменьшая) напряжение через , найдите такое напряжение, при котором сила тока скачком увеличится от нуля до некоторого значения (скачком уменьшится до нуля). Запиши­те значения напряжений зажигания и гашения.

5. Выключите измерительный прибор .

6. Постройте вольт – амперную характеристику тиратрона.

2. Измерение периода релаксационных колебаний при различных сопротивлениях и емкостях

---

1. Включите источник питания, осциллограф и звуковой генератор. Установи­те ручкой регулировки напряжения источника питания напря­жение , которое в дальнейшем поддерживайте неиз­менным.

2. Получите на экране осциллографа устойчивую картину релаксационных колебаний. Частоту развертки подберите такой, чтобы на экране можно было наблюдать периода релакса­ционных колебаний.

3. Измерьте на экране осциллографа время в делениях шкалы и пересчитайте его в секунды (см. рис. 12).

4. Выключите генератор развертки осциллографа. Установите необходимое напряжение на выходе звукового генератора. Плавно изменяя частоту выходного сигнала звукового генера­тора получите на экране неподвижную картину (см. рис. 14), соответствующую соотношению частот складываемых колебаний . Запишите значение частоты звукового генератора . Рас­считайте период релаксационных колебаний по формуле

.

5. Постепенно увеличивая частоту, наблюдайте кривые сло­жения колебаний, соответствующие соотношению частот и т. д. Зарисуйте эти кривые.

6. Измерения периода релаксационных колебаний (п. 4) вы­полните при других значениях и .

7. Выключите приборы. Рассчитайте период релаксационных колебаний по формуле (6). Оцените погрешность вычислен­ного значения Т.

8. Оцените погрешность других способов, измерения периода.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какое устройство называется генератором колебаний? Какие типы

генераторов и соответственно генерируемых ими сигналов существуют. Каков их принцип действия и назначение.

2. Почему частота генераторов гармонических колебаний может быть

точно стабилизированной, а релаксационных нет?

3. Что такое синхронизируемые генераторы и какова их область

использования.

4. Что такое самостоятельный и несамостоятельный разряды в газах?

5. Объясните принцип действия тиратрона, нарисуйте вольт-амперную характеристику и качественно объясните ее поведение.

6. Что такое напряжение зажигания самостоятельного разряда, и как оно зависит от параметров газа: давления, температуры, потенциала ионизации атомов?

7. Почему в слабых электрических полях ток разряда пропорционален напряженности поля, а в сильных выходит на насыщение?

ЛИТЕРАТУРА

1. Калашников С.Г. Электричество.

2. Савельев И.В. Курс общей физики, т.2.

3. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. М.: Высшая школа, 1989.

4. Евграфова Н.Н., Каган В.Л. Руководство к лабораторным работам по физике. М.: Высшая школа, 1970. с.177.

5. Кортнев А.В., Рублёв Ю.В., Куценко А.Н. Практикум по физике. М.:

Высшая школа, 1965. с.331.

---

Смотрите также файлы

• ТеорВер_1.doc

• labor.doc

• Типология европейских мечей по Э.Оакешотту.doc

• Методичка по оформлению работ- 2011.doc

• МУдля ДП_толькоСОДЕРЖАНИЕ.doc