2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ДИЗАЙНА И ТЕХНОЛОГИИ

КАФЕДРА ФИЗИКИ

И.Е. МАКАРОВ, Т.К. ЮРИК

Методические указания к лабораторной работе №81

«Изучение характеристик и физических параметров вакуумного триода»

Утверждено в качестве методического указания Редакционно-издательским советом МГУДТ

МГУДТ 2011

УДК 537.5 (075)

М-15

Куратор РИС проф. Ракитянский В.И.

Работа рассмотрена на заседании кафедры физики и рекомендована к печати.

Зав. кафедрой Родэ С.В.

Авторы: профессор Макаров И.Е.

доцент Юрик Т.К.

Рецензент: Родэ СВ. д.т.н.,

М-15 Макаров И.Е Изучение характеристик и физических параметров вакуумного триода: методическое указание/ Макаров И.Е.,Юрик Т.К - М: ИИЦ МГУДТ, 2011 - 7 с.

Методические указания к лабораторной работе «Изучение характеристик и физических параметров вакуумного триода» содержит теоретическое введение, описание установки, порядок вы­полнения работы, в которой исследуются основные параметры контура, вопросы для допуска и защиты работы. Для определения параметров кон­тура используется осциллограф.

Для студентов 1-2 курсов технологических специальностей.

УДК 537.5 (075)

Московский государственный университет дизайна и технологии, 2011

Лабораторная работа №81

“ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ВАКУУМНОГО ТРИОДА”

Цель работы: снятие статических характеристик и определение статических параметров триода; снятие динамических характеристик триода; определение коэффициента усиления напряжения.

Приборы и принадлежности: панель для изучения работы триода в статическом и динамическом режимах; источник анодного питания с напряжением до 250 В; источник сеточного напряжения до 10 В; вакуумный триод.

Введение:

Создание электрических зарядов в вакууме, в частности - электронов, приводит к тому, что вследствие возможности их перемещения под действием электрического поля вакуум приобретает проводящие свойства. Приборы, использующие перемещение электронов в вакууме, нашли широкое применение в науке и технике и получили название электронных вакуумных ламп. Простейшим из них является диод.

Создание электронов в вакууме можно осуществить разными способами. Наиболее распространённым является термический, при котором металлический электрод нагревается непосредственно током или специальным подогревателем. Процесс испускания электронов нагретым электродом называют термоэлектронной эмиссией.

Триод

Триодом называют электронную вакуумную лампу, имеющую три электрода: анод А, катод К и сетку С. На рис.1 показано внутреннее устройство триода и его обозначение на чертежах. Один электрод, называемый катодом К,

Правила техники безопасности

1. 1.При работе с потенциометром Па можно касаться только ручки скользящего контакта, которая выступает из-за ограждения.

2. Нельзя касаться каких-либо «оголенных» контактов и других металлических частей схемы.

3. Перемещение скользящих контактов, переключение вольтметра У а от клеммы 1 к клемме 2 или наоборот, замыкание и размыкание ключа Кл следует производить только одной рукой.

4. 4 При любых неполадках в работе схемы следует обращаться к лаборанту или преподавателю, ведущему занятия.

Порядок выполнения работы

1. Прежде, чем приступить к выполнению работы, необходимо: изучить рабочую панель для снятия характеристик триода; ознакомиться со всеми элементами схемы; определить цены делений всех используемых измерительных приборов, убедиться в подключении источников анодного и сеточного питания к рабочей панели и в обеспечении накала лампы. Цены делений приборов записать в тетрадь.

2. Поставить подвижные контакты потенциометров П_а и П_с в положение, соответствующее минимальным значениям напряжения, отличным от нуля. Включить выпрямители сеточного и анодного питания в сеть с напряжением 220В и с помощью вольтметров V₂ и V₁ проверить наличие напряжений U_a и U_c.

Задание 1. Снятие статических характеристик триода и вычисление его параметров

1. Для выполнения задания следует замкнуть ключ Кл на рабочей панели и, подключая штекер попеременно к клеммам 1 и 2, убедиться в том, что напряжение U_a, показываемое вольтметром V₂, остается одинаковым. Это служит подтверждением того, что триод работает в статическом режиме.

2. Затем снимать значения анодного тока I_а при изменении напряжений U_а и

U_c. Величину сеточного напряжения U_c целесообразно изменять в пределах от +2В до -4В с интервалом в 1В. Величину анодного напряжения U_a целесообразно изменять в пределах от 60В до 240В с интервалом 24-42В. Значения U_a и U_c и интервал их изменения выбирают таким образом, чтобы было не менее пяти разных значений U_a и пяти различных значении U_c.

3. Целесообразна такая последовательность операций. С помощью потенциометра П_с установить минимальное напряжение U_c на сетке. Затем потенциометром П_а устанавливать последовательно (по возрастающей) пять значений анодного напряжения U_a и при каждом из них измерять величины анодного тока I_а и сеточного тока I_с (если он есть). Далее, с помощью П_с установить следующее из выбранных значений U_с2 и устанавливать те же самые значения U_a, измеряя новые величины I_а и I_с. Все измеряемые величины фиксировать в таблице 1 (I_а, I_c U_a, U_c).

Таблица 1

№ п/п

Напряжение

Токи

Iа, мА

Iс, мА

Uа,В

Uс, В

4. На миллиметровой бумаге построить анодные и сеточные характеристики исследуемого триода (графики типа приведенных на рис. ЗА и ЗБ). Масштаб по току должен быть одинаков для анодных и сеточных характеристик. При построении анодных статических характеристик начало координат должно соответствовать условию: I_а = 0, U_a = 0.

5. По построенным характеристикам определить статические параметры триода. Для этого выбрать произвольно рабочую точку а, координаты

которой занести в таблицу 2. Координаты точки не должны совпадать с режимами работы триода, соответствующими крайним значениям U_a и U_c. Приращение по току Д I_а, необходимое для определения R_вн и S, следует брать одинаковым на линейных участках характеристик. При расчете параметров триода используются формулы, приведенные в теоретическом введении Результаты расчетов параметров триода внести в таблицу 2.

6. По определенным статическим параметрам триода проверить формулу Борхгаузена (6). Затем сопоставить найденные средние значения параметров триода с их величинами, известными из паспорта данной лампы.

Таблица 2

№ п/п

Координаты

Rвн

S

D

(Rвн S)/

Iа

Uа

Uа Uc

1

2

3

...

Среднее значение

Задание 2 . Снятие динамических характеристик триода. Определение коэффициента усиления напряжения К

1. С помощью потенциометра Па установить одно значение напряжения анодного питания U_а в пределах от 160В до 240В, измеряя его вольтметром V₂, подсоединенным к клемме 1. Затем разомкнуть ключ Кл и тем самым включить сопротивление анодной нагрузки R_а. После этого V₂ подключить к клемме 2.

2. Придать сеточному напряжению U_с значения, используемые в задании 1 (в пределах от +2В до -4В через 1В), измеряя при этом величины анодного тока I_а и анодного напряжения U_а. Время от времени подключать вольтметр V₂ к клемме 1 для контроля за величиной напряжения анодного питания U(U должно быть одинаковым, а U_а < U_c). Измеренные значения I_а, U_а, U_с, U занести в таблицу

Таблица 3

Величина	U= ... В (одно значение)	Raсреднее
Uс
Iа
Uа
Rа

3. Пользуясь формулой (7), рассчитать значения сопротивления анодной нагрузки R_a. Определить среднюю величину R_a.

4. Зная U_а и среднее значение R_a, построить на графике статических анодных характеристик одну динамическую анодную характеристику. Учитывая, что она представляет собой прямую линию, построение провести по двум точкам. Затем на этот же график нанести определенные опытным путем величины I_а и U_а.

5. Построить динамическую сеточную характеристику триода, определяя по графику его анодных характеристик точки пересечения анодной динамической характеристики с анодными статическими характеристиками (см. рис. 4А и 4Б), т.е. координаты I_a1, U_c1, I_а2, U_с2 и т.д. По этим координатам найти соответствующие им точки на графике статических сеточных характеристик, которые соединяются плавной линией. После этого нанести на этот же график соответствующие значения I_а и U_с, взятые из таблицы 3. Нанесенные точки должны

оказаться вблизи построенной сеточной динамической характеристики.

6. По динамическим анодной и сеточной характеристикам определить коэффициент усиления напряжения К, пользуясь формулой (10). Для этого выбирать рабочую точку  на динамической анодной характеристике и перенести ее на динамическую сеточную характеристику. Взяв одно и то же изменение анодного тока Л1а, найти по названным динамическим характеристикам соответственно ΔI_а и ΔU_с и рассчитать К по уравнению (10). Значение ΔI_а надо выбирать таким по величине, чтобы участок динамической сеточной характеристики можно было считать линейным. Затем определить величину К по формуле (11), взяв из задания 1 средние значения R_bh, , S, μ. Результаты расчетов занести в таблицу 4.

7. Провести анализ полученных графиков и результатов.

Таблица 4

Rа	Рабочая точка			К по (10)	Параметры триода			К по (11)
	Iа	Uс	Uа		Rbh	S	μ