МИНОБРНАУКИ РОССИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)
Кафедра ЭПУ
ОТЧЁТ
по лабораторной работе № 4
по дисциплине «Вакуумная и плазменная электроника»
Тема: Исследование приборов тлеющего разряда
Студенты гр. 9208 |
____________________ |
Котов Г.А.
|
Преподаватель |
____________________ |
Карзин В.В. |
Санкт-Петербург
2021
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИБОРОВ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА
ЦЕЛЬ: ознакомление с основными формами тлеющего разряда и исследование работы приборов на его основе.
СХЕМА УСТАНОВКИ
На рисунке 1 приведена упрощенная электрическая схема, включающая в себя исследуемый̆ прибор тлеющего разряда П, балластное сопротивление 𝑅б и сопротивление нагрузки 𝑅н, амперметры для измерения общего тока I и токов, протекающих через прибор 𝐼п и нагрузку 𝐼н, а также вольтметры, фиксирующие входное напряжение 𝑈вх и напряжение на исследуемом приборе 𝑈п.
Рисунок 1 – Схема лабораторной установки
Переключателем (на схеме не показан) можно включать в схему стенда различные по конструкции приборы. В лабораторной̆ работе исследуются:
– экспериментальная лампа Л, имеющая плоскую конструкцию с рамочным анодом и неоновым наполнением;
– линейный индикатор ИН-9, имеющий катод в виде тонкой нити и цилиндрический анод с прорезями для наблюдения свечения, наполнение – смесь неона с аргоном;
–стабилитрон тлеющего разряда типа СГ3С/СГ4С.
ПРОТОКОЛ НАБЛЮДЕНИЙ
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
По полученным экспериментальным результатам, используя формулу (1), найдем плотность тока в экспериментальной лампе Л. Данные представим в таблице 1. На рисунках 2 и 3 построим ВАХ экспериментальной лампы и график зависимости разрядного тока от плотности тока:
Таблица 1 – Экспериментальные и расчетные данные для лампы Л
|
161 |
160,6 |
160,5 |
160,4 |
160,3 |
160,8 |
162 |
163,8 |
170 |
178 |
186 |
194 |
|
0,55 |
0,7 |
0,9 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
|
2,5 |
2,7 |
3 |
4 |
8 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
|
0,22 |
0,26 |
0,30 |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
0,33 |
0,42 |
0,83 |
1,25 |
1,67 |
2,08 |
-
(1)
Пример расчета для напряжения 160,8 В:
Рисунок 2 – ВАХ экспериментальной лампы Л. В области нормального и аномального тлеющих разрядов
Рисунок 3 – График зависимости разрядного тока от плотности тока на катоде для экспериментальной лампы Л в областях нормального и аномального тлеющих разрядов
По полученным экспериментальным результатам, используя формулу (2), рассчитаем линейную плотность тока для линейного индикатора ИН – 9. Данные представим в таблице 2. На рисунках 4 – 6 представим ВАХ лампы ИН – 9, зависимость разрядного тока от линейной плотности тока и зависимость длины столба от разрядного тока:
Таблица 2 – Экспериментальные и расчетные данные для индикатора ИН – 9
|
104,2 |
104,2 |
104,1 |
104,1 |
104,2 |
104,1 |
104,1 |
104,2 |
104,2 |
110 |
110,7 |
114,9 |
118,8 |
|
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
0,5 |
0,7 |
0,9 |
1 |
1,5 |
2,5 |
3 |
4,5 |
7 |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
0,80 |
0,86 |
0,89 |
1,00 |
1,33 |
1,20 |
1,33 |
1,11 |
1,43 |
2,00 |
3,00 |
4,00 |
5,00 |
-
(2)
Пример расчета для напряжения 104,2 В:
Рисунок 4 – ВАХ лампы ИН – 9 в области нормального и аномального тлеющих разрядов
Нормальный тлеющий разряд
Рисунок 5 – График зависимости разрядного тока от линейной плотности тока на катоде в областях нормального и аномального тлеющих разрядов для лампы ИН – 9
Рисунок 6 – График зависимости длины светящегося столба от разрядного тока для лампы ИН – 9
По полученным экспериментальным результатам построим вольтамперную характеристику для лампы типа СГ3С/СГ4С (СГ204К) на рисунке 7. Данные для построения представим в таблице 3:
Таблица 3 – Экспериментальные данные для лампы СГ3С/СГ4С (СГ204К)
|
82,4 |
82,1 |
82,1 |
82,1 |
82,1 |
82 |
82,3 |
82 |
82,1 |
82,3 |
83,6 |
85,4 |
87 |
88,4 |
89,8 |
|
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
2 |
4 |
3 |
4 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
Рисунок 7 – ВАХ стабилитрона СГ3С/СГ4С (СГ204К)
ВЫВОД: в данной лабораторной работе были рассчитаны и построены ВАХ (вольтамперные характеристики) и зависимости разрядного тока от плотности тока нормального и аномального тлеющего разряда для экспериментальной лампы Л., линейного индикатора ИН-9, а так же стабилитрона СГ204К. Из полученных ВАХ мы можем увидеть участки нормального и аномального тлеющего разряда, соответственно, напряжение возникновения тлеющего разряда:
1. Лампа Л.: напряжение не превышает 160,8 В до значения тока 3 мА. Соответственно это и есть граница между нормальным и аномальным тлеющими разрядом;
2. Линейный индикатор ИН-9: напряжение не превышает 104 В до значения тока 10 мА. Что тоже является границей между нормальным и аномальным тлеющими разрядом.
На этих участках можно увидеть справедливость закона Геля (независимость напряжения от тока), когда при увеличении тока разряда напряжение остается неизменным (т.к. j = const.).
Из графиков зависимости разрядного тока от плотностей тока для ламп Л и ИН – 9 видно, что при определенном значении плотности тока на катоде происходит резкое увеличение разрядного тока, которое связано с переходом в область аномального тлеющего разряда.
Также в данной лабораторной работе была построена ВАХ стабилитрона. Напряжение, не превышавшее 82,3 В, наблюдается при токах от 0,4 мА до 5 мА. На графике стабилитрона также можно выделить зоны аномального и нормального тлеющих разрядов.