Методические указания к лабораторным работам по курсу общей физики (Электричество и магнетизм. Ч.2). Миловидова С.Д - 4 стр.

UptoLike

4
2/3
a
a
UBJ =
,
(1)
где В коэффициент пропорциональности, зависящий от формы , размеров и
взаимного расположения электродов. В области насыщения закон «трех
вторых» теряет силу.
Как следует из рис. 2, для того чтобы повысить силу тока насыщения,
необходимо повысить температуру катода. Зависимость силы тока насыщения
от температуры катода выражается теоретической формулой Ричардсона:
,
2
kT
A
н
ecSTJ = (2)
где S площадь катода, Т температура катода, А работа выхода электронов
из катода, е основание натуральных логарифмов, к постоянная Больцмана, с
эмиссионная постоянная, теоретическое значение которой одинаково для всех
металлов и равно с = 6,02·10
5
А/(м
2
К
2
).
Так как ток в диоде возможен только тогда, когда на аноде
положительный потенциал, то диод обладает односторонней проводимостью ,
т .е . пропускает ток только в одном направлении. Диод , служащий для
выпрямления переменного тока, называется кенотроном .
Часто возникает необходимость усиления переменного тока или
напряжения. Для этой цели используют трехэлектронные лампы триоды.
Триод отличается от диода тем, что между катодом и анодом находится третий
электрод металлическая сетка. Между сеткой и катодом прикладывается
напряжение U
с
, которое называется сеточным, и, следовательно, создается
возможность управления анодным током путем изменения напряжения на
сетке . Так как сетка находится гораздо ближе к катоду, чем анод , то изменение
потенциала на сетке оказывает большее влияние на анодный, чем такое же
изменение потенциала на аноде. Если к сетке приложить положительное
напряжение относительно катода, то поток электронов, испускаемых катодом ,
будет ускоряться, В случае, если потенциал сетки отрицательный, то поток
электронов будет тормозиться. Потенциал сетки, при котором анодный ток
равен нулю , называется потенциалом запирания лампы . Потенциал запирания
лампы зависит от анодного напряжения: чем больше U
a
, тем больший
отрицательный потенциал надо создать на сетке , чтобы «запереть» лампу.
Сетка позволяет управлять режимом работы лампы и поэтому ее называют
управляющей сеткой .
Основные параметры триода можно определить, снимая так называемые
анодные и сеточные характеристики. Если в анодной цепи триода нет нагрузки
(сопротивления), то снимаемые характеристики называются статическими, а в
случае наличия нагрузки в анодной цепи характеристики называются
динамическими.
Напряжение между анодом и катодом называют анодным напряжением,
между сеткой и катодом сеточным.
Зависимость анодного тока J
a
триода от анодного напряжения U
a
при
постоянном сеточном напряжении U
c
называется анодной характеристикой :
J
a =
f (U
a
) при U
c
= const.
На рис. 3 представлено семейство анодных характеристик триода при трех
сеточных напряжениях .
                                                4

                              J a = B U a3 / 2 ,                                        (1)
гд е В – коэф ф ицие н т пропорцион альн ост и, зависящий от ф ормы , разме ров и
взаимн ого расположе н ия эле кт род ов. В област и н асы ще н ия закон « т ре х
вт оры х» т е ряе т силу.
        Как сле д уе т из рис. 2, д лят огоч т обы повы сит ь силу т ока н асы ще н ия,
н е обход имоповы сит ь т е мпе рат уру кат од а. Зависимост ь силы т ока н асы ще н ия
от т е мпе рат уры кат од а вы ражае т сят е оре т ич е ской ф ормулой Р ич ард сон а:
                                                   A
                                         Jн =   2 kT
                                             cST e      ,                                     (2)
гд е S – площад ь кат од а, Т – т е мпе рат ура кат од а, А – работ а вы ход а эле кт рон ов
из кат од а, е – осн ован ие н ат уральн ы х логариф мов, к – пост оян н аяБ ольцман а, с
– эмиссион н аяпост оян н ая, т е оре т ич е ское зн ач е н ие кот орой од ин аковод лявсе х
ме т аллови равн ос = 6,02·     105 А/(м 2К2).
         Так как т ок в д иод е возможе н т олько т огд а, когд а н а ан од е
положит е льн ы й пот е н циал, т о д иод облад ае т од н ост орон н е й провод имост ью ,
т .е . пропускае т т ок т олько в од н ом н аправле н ии. Диод , служащий д ля
вы прямле н ияпе ре ме н н огот ока, н азы вае т сяке н от рон ом.
         Ч аст о возн икае т н е обход имост ь усиле н ия пе ре ме н н ого т ока или
н апряже н ия. Для эт ой це ли использую т т ре хэле кт рон н ы е лампы – т риод ы .
Триод от лич ае т сяот д иод а т е м, ч т оме жд у кат од ом и ан од ом н аход ит ся т ре т ий
эле кт род – ме т аллич е ская се т ка. М е жд у се т кой и кат од ом приклад ы вае т ся
н апряже н ие Uс, кот орое н азы вае т ся се т оч н ы м, и, сле д оват е льн о, созд ае т ся
возможн ост ь управле н ия ан од н ы м т оком пут е м изме н е н ия н апряже н ия н а
се т ке . Так как се т ка н аход ит ся горазд оближе к кат од у, ч е м ан од , т оизме н е н ие
пот е н циала н а се т ке оказы вае т больше е влиян ие н а ан од н ы й , ч е м т акое же
изме н е н ие пот е н циала н а ан од е . Е сли к се т ке приложит ь положит е льн ое
н апряже н ие от н осит е льн о кат од а, т о пот ок эле кт рон ов, испускае мы х кат од ом,
буд е т ускорят ься, В случ ае , е сли пот е н циал се т ки от рицат е льн ы й , т о пот ок
эле кт рон ов буд е т т ормозит ься. Пот е н циал се т ки, при кот ором ан од н ы й т ок
раве н н улю , н азы вае т ся пот ен циалом запиран ия лампы . Пот е н циал запиран ия
лампы зависит от ан од н ого н апряже н ия: ч е м больше Ua, т е м больший
от рицат е льн ы й пот е н циал н ад о созд ат ь н а се т ке , ч т обы « запе ре т ь» лампу.
С е т ка позволяе т управлят ь ре жимом работ ы лампы и поэт ому е е н азы ваю т
управляю ще й се т кой .
         Осн овн ы е параме т ры т риод а можн оопре д е лит ь, сн имая т ак н азы вае мы е
ан од н ы е и се т оч н ы е характ е рист ики. Е сли в ан од н ой це пи т риод а н е т н агрузки
(сопрот ивле н ия), т о сн имае мы е характ е рист ики н азы ваю т ся ст ат ич е скими, а в
случ ае н алич ия н агрузки в ан од н ой цепи характ е рист ики н азы ваю т ся
д ин амич е скими.
         Н апряжен ие ме жд у ан од ом и кат од ом н азы ваю т ан од н ы м н апряже н ие м,
ме жд у се т кой и кат од ом – се т оч н ы м.
         Зависимост ь ан од н ого т ока Ja т риод а от ан од н ого н апряже н ия Ua при
пост оян н ом се т оч н ом н апряже н ии Uc н азы вае т сяан од н ой характ е рист икой :
                                       Ja = f (Ua) при Uc = const.
Н а рис. 3 пре д ст авле н осе ме й ст воан од н ы х характ е рист ик т риод а при т ре х
се т оч н ы х н апряжен иях.