ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
36
РАБОТА № 13
ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕРАТОРА РЕЛАКСАЦИОННЫХ КОЛЕБАНИЙ НА
НЕОНОВОЙ ЛАМПЕ
Приборы и принадлежности: выпрямитель, реостат , вольтметр, неоновая
лампа, набор конденсаторов и сопротивлений , секундомер, осциллограф.
Краткая теория
Релаксационными электрическими колебаниями называется
периодические колебания, значительно отличающиеся по форме от
синусоидальных и обычно сопровождающиеся периодическими
скачкообразными изменениями тока и напряжения. Эти колебания являются
одним из типов автоколебаний , т .е . колебаний , которые поддерживаются в
электрической цепи без воздействия на нее внешней периодической силы, а за
счет энергии источника постоянного напряжения. Наиболее простой схемой
для возбуждения релаксационных колебаний является схема с неоновой
лампой .
Прежде чем рассматривать работу релаксационного генератора,
ознакомимся с устройством неоновой лампы. Неоновая лампа относится к
ионным приборам с газовым разрядом и представляет собой герметичный
стеклянный баллон , наполненный неоном , в котором размещены два электрода.
Электродами служат листочки железа , покрытые слоем бария, из которого
электроны набиваются особенно легко. При определенной разности
потенциалов в лампе происходит ионизация газа
и возникает электрический разряд,
сопровождающийся свечением газа .
Основной характеристикой неоновой лампы
является вольтамперная характеристика,
выражающая зависимость тока через лампу от
приложенного к ее электродам напряжения (рис
1). Из рис. 1 видно, что при малом напряжении на
электродах ток через лампу равен нулю , т .к . неон
является диэлектриком . В этом случае внутреннее
сопротивление лампы R
i
бесконечно велико. При
достижении напряжения зажигания U
з
лампа
вспыхивает и ток скачком достигает конечной
величины I
з
. Следует отметить, что потенциал зажигания лампы зависит от
расстояния между электродами, формы электродов и давления наполняющего
газа . При дальнейшем увеличении напряжения ток в лампе все время
возрастает . Если изменять напряжение в обратном направлении, т .е. уменьшать
его, то уменьшение тока будет происходить по другой кривой , близкой к
прямой линии. Когда напряжение упадет до U
з
, плавное уменьшение тока будет
еще продолжаться , и лишь при достижении напряжения погасания U
n
< U
з
ток
через лампу скачком падает до нуля и лампа гаснет . При постоянном
напряжении источника питания один электрод лампы играет роль анода, а
U
U
3
U
n
J
n
J
3
J
Рис.1
36
Р А Б О Т А № 13
И ЗУ Ч Е Н И Е ГЕ Н Е Р А Т О Р А Р Е Л А К СА Ц И О Н Н Ы Х К О Л Е Б А Н И Й Н А
Н Е О Н О ВО Й Л А М П Е
П риборы и п ринадле жност и: в ып рям ит е ль, ре ост ат , в ольт м е т р, не онов ая
лам п а, набор к онде нсат оров и соп рот ив ле ний , се к ундом е р, осц иллограф.
К раткая те ория
Р е лак сац ионным и эле к т риче ск им и к оле баниям и назыв ае т ся
п е риодиче ск ие к оле бания, значит е льно от личаю щ ие ся п о форм е от
синусоидальных и обычно соп ров ождаю щ ие ся п е риодиче ск им и
ск ачк ообразным и изм е не ниям и т ок а и нап ряже ния. Эт и к оле бания яв ляю т ся
одним из т ип ов ав т ок оле баний , т .е . к оле баний , к от орые п одде ржив аю т ся в
эле к т риче ск ой ц е п и бе з в озде й ст в ия на не е в не ш не й п е риодиче ск ой силы, а за
сче т эне ргии ист очник а п ост оянного нап ряже ния. Н аиболе е п рост ой схе м ой
для в озбужде ния ре лак сац ионных к оле баний яв ляе т ся схе м а с не онов ой
лам п ой .
П ре жде че м рассм ат рив ат ь работ у ре лак сац ионного ге не рат ора,
ознак ом им ся с уст рой ст в ом не онов ой лам п ы. Н е онов ая лам п а от носит ся к
ионным п риборам с газов ым разрядом и п ре дст ав ляе т собой ге рм е т ичный
ст е к лянный баллон, нап олне нный не оном , в к от ором разм е щ е ны дв а эле к т рода.
Эле к т родам и служат лист очк и же ле за, п ок рыт ые слое м бария, из к от орого
эле к т роны набив аю т ся особе нно ле гк о. П ри оп ре де ле нной разност и
п от е нц иалов в лам п е п роисходит ионизац ия газа
J и в озник ае т эле к т рическ ий разряд,
соп ров ождаю щ ий ся св е че ние м газа.
О снов ной харак т е рист ик ой неонов ой лам п ы
J3 яв ляе т ся в ольт ам п е рная харак т е рист ик а,
в ыражаю щ ая зав исим ост ь т ок а че ре з лам п у от
Jn п риложе нного к е е эле к т родам нап ряже ния (рис
1). И з рис. 1 в идно, чт оп ри м алом нап ряже нии на
эле к т родахт ок че ре з лам п у рав е н нулю , т .к . не он
яв ляе т ся диэле к т рик ом . В эт ом случае в нут ре нне е
Un U3 U соп рот ив ле ние лам п ы Ri бе ск оне чнов е лик о. П ри
Р ис.1 дост иже нии нап ряже ния зажигания Uз лам п а
в сп ыхив ае т и т ок ск ачк ом дост игае т к оне чной
в е личины Iз. Сле дуе т от м е т ит ь, чт о п от е нц иал зажигания лам п ы зав исит от
расст ояния м е жду эле к т родам и, форм ы эле к т родов и дав ле ния нап олняю щ е го
газа. П ри дальне й ш е м ув е личе нии нап ряже ния т ок в лам п е в се в ре м я
в озраст ае т . Е сли изм е нят ьнап ряже ние в обрат ном нап рав ле нии, т .е . ум е ньш ат ь
е го, т о ум е ньш е ние т ок а буде т п роисходит ь п о другой к рив ой , близк ой к
п рям ой линии. К огда нап ряже ние уп аде т доUз, п лав ное ум е ньш е ние т ок а буде т
е щ е п родолжат ься, и лиш ьп ри дост иже нии нап ряже ния п огасания Un < Uз т ок
че ре з лам п у ск ачк ом п адае т до нуля и лам п а гасне т . П ри п ост оянном
нап ряже нии ист очник а п ит ания один эле к т род лам п ы играе т роль анода, а
