ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

ВИВЧЕННЯ РОБОТИ І ЗНЯТТЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТРИЕЛЕКТРОДНОЇ ЕЛЕКТРОННОЇ ЛАМПИ

І. МЕТА РОБОТИ: ознайомитися з фізичними основами роботи лампи, вивчити експериментально її анодні та сіткові характеристики та параметри.

ІІ. ДЛЯ РОБОТИ ПОТРІБНІ: електронна лампа, наприклад, 6С5С, змонтована на панелі 3 клемами; кенотронний випрямляч на 250 В для живлення анодного кола; селено-

вий випрямляч на 40 В для живлення сітки; джерело струму на 6,3 В для живлення катода лампи; високоомний реостат для анодного кола, що вмикається за схемою потенціометра, на 500 – 1000 Ом; двополюсний перемикач для зміни знаку потенціалу сітки; два вольтме-

три; міліамперметр; ключі для замикання сіткового та анодного кіл; з’єднувальні ізольова-

ні провідники.

ІІІ. ТЕОРЕТИЧНІ ПИТАННЯ ПРОГРАМИ, ЗНАННЯ

ЯКИХ НЕОБХІДНЕ ДЛЯ ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Електричний струм у вакуумі. Явище термоелектронної емісії. Закон “трьох других”.

2. Будова триелектродної електронної лампи та її принцип дії.

3. Характеристики і параметри тріода. Динамічний коефіцієнт підсилення.

4. Електричне поле у електронних лампах.

IV. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ ТА ОПИС УСТАНОВКИ

1. Триелектродна електронна лампа (тріод) має таку будову:вгерметичномускляному балоні, з якого відкачане повітря, змонтовані три електроди – катод К, сітка С і анод А (мал.1).

Принцип дії тріода заснований на таких явищах:

• термоелекронної емісії;

• дії електричного поля на заряджені частинки;

• протіканні електричного струму у вакуумі.

При розжаренні нитки катода з нього починають випускатися електрони, що утворять навколо нитки негативний об’ємний заряд, так звану “електронну

хмарку”. Рис 4.1

Якщо до анода прикласти додатню електричну напругу*, то при наявності замкненого анодного кола крізь лампу в напрямку від анода до катода буде протікати електричний струм, зумовлений рухом електронів від катода до анода.

Між катодом і анодом у тріоді у вигляді спіралі розміщено третій електрод – сітку. Сітка слугує для керування силою анодного струму, тому й називають її керуючою. Справді, додатна напруга сітки збільшуватиме величину анодного струму, а від’ємна ж, навпаки, послаблюватиме його.

Таким чином, анодний струм Іа є функцією анодної і сіткової напруг, а також зале-

жить від температури катода. Напругу розжарення катода звичайно підтримують сталою і змінюють тільки U і U:

I = f (U,U). (4.1)

Дослід показує, що анодний струм тріода залежить не від U та U окремо, а від деякої їх лінійної комбінації U + μU, де μ – коефіцієнт підсилення лампи. В області, що далека від насичення,

I ~ (U + μU). (4.2)

Це так званий “закон трьох других”.

Як бачимо з (4.2) струм тронній лампі не підлягає закону Ома.

. (4.3

При певній напрузі всі електрони, що випускаються катодом при даній його темпе-

ратурі, досягатимуть анода. Подальше підвищення напруги вже не змінює струму, тобто “закон трьох других” порушується. Цей максимальний анодний струм називають струмом насичення.

При збільшенні температури катода величина сили струму насичення зростає за формулою Річардсона:

Iнас = ae (4.4)

де  - поверхня розжареної нитки катода;

T - її температура;

а і b - сталі, що залежать від матеріалу катода.

Криві, що графічно зображають залежність анодного струму від анодної напруги при певних температурах розжарення нитки катода і сталій сітковій напрузі, називають анодними характе-

ристиками (мал.3).

Рис 4. 2

Оскільки залежність сили анодного струму від сіткової напруги проявляється значно сильніше, ніж від анодної напруги, то за допомогою порівнянь незначних додатних напруг на сітці анодний струм можна підсилити у багато разів.

Криві, що дають залежність сили анодного струму від сіткової напруги при сталій напрузі на аноді, називають сітковими характеристиками (Рис.4.3).

Крім анодної і сіткової характеристик до важливих характеристик триелектродної електронної лампи належать такі:

• Крутизна сіткової характеристики S, що показує на скільки міліамперів зростає анодний струм при збільшенні напруги сітки на 1 В при сталій анодній напрузі U:

S = , = (4.5)

• Статичний коефіцієнт підсилення лампи: Рис 4.3

= , = -. (4.6)

Він показує, у скільки разів зміна напруги сітки діє сильніше на зміну анодного стру-

му в лампі, ніж така ж зміна анодної напруги;

• Обернена до величина

D = (4.7)

називається проникністю лампи.

• Внутрішній опір лампи

R = , = Ом. (4.8)

• Динамічний коефіцієнт підсилення лампи

= (4.9)

де R - опір анодного навантаження кола.

Між статичними параметрами для деякої точки сіткової характеристики існує такий зв’язок

R = 1. (4.10)

V. ЗАВДАННЯ ТА ХІД ВИКОНАННЯ РОБОТИ

а) ЗНЯТТЯ АНОДНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРІОДА

1. Складають установку згідно зі схемою, поданою на мал. 5.

Рис 4. 5

1. Сітку лампи закорочують. Для цього потенціометр П ставлять у те крайнє положе-

ння, при якому U=0.

2. Включають розжарення лампи.

3. При включеному в електромережу випрямлячеві В ключем К замика-

ть анодне коло і поступово, починаючи з U=0, підвищують анодну напругу етапами по 5 В і одночасно вимірюють силу анодного струму, тобто знімають залежність І = f (U). Дані заносять у таблицю 4.1.

U=0 Таблиця 4.1

№ п/п	U			I
	Ціна поділки, В/под.	Показ поділки	В	Ціна поділки, мА/под.	Показ поділки	мА

4. Змінюють сіткову напругу на вказану викладачем величину.

5. Проводять зняття іншої анодної характеристики, як у п. 3. Дані заносять у таблицю

1а, аналогічну таблиці 1.

6. За даними таблиць 1 та 1а будуть графіки одержаних характеристик в одних коор-

динатах.

7. За формулою (8) обчислюють внутрішній опір R лампи.

б) ЗНЯТТЯ СІТКОВИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРІОДА

1. Встановлюють певну анодну напругу. Замикають ключі К та К, і за допомогою потенціометра П та ключа К стрибками по 0,5 В, змінюють потенціал сітки від -3 В до +10 В, вимірюють також силу анодного струму.

Дані заносять у таблицю 4.2.

U= Таблиця 4.2

№ п/п	U			I
	Ціна поділки, В/под.	Показ прилада, под.	В	Ціна поділки, мА/под.	Показ прилада, под.	мА

2. Змінюють напругу на аноді на 20 В і знімають іншу сіткову характеристику. Дані заносять у таблицю 4.2а, аналогічну таблиці 4.2.

3. За даними таблиць 4.2 і 4.2а будують сіткові характеристики і визначають за формулами (4.5) і (4.6) крутизну характеристики S та коефіцієнт підсилення лампи .

в) ВИВЧЕННЯ ВПЛИВУ АНОДНОГО НАВАНТАЖЕННЯ НА СІТКОВІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРІОДА

Коли анодне коло лампи навантажене, її параметри змінюються, бо анодна напруга лампи вже не буде сталою величиною: вона стає різницею між різницею потенціалів на полюсах джерела U і величиною падіння напруги на анодному навантаженні (IR):

U = U_А – I_А R_А. (4.11)

З (4.11) видно, що із зміною анодного струму І змінюється падіння напруги IR; отже, при сталій різниці потенціалів U_А на полюсах джерела різниця потенціалів між анодом і катодом вже не буде сталою.

Зміна анодної напруги на лампі за рахунок перерозподілу постійної напруги U анодного джерела між лампою і навантаженням викликає істотні зміни сіткових характе-

ристик.

1. Додатково вмикають в анодне коло лампи опір R величиною від 5 до 50 кОм.

2. При максимальній напрузі U_А знімають сіткову характеристику, регулюючи напругу на сітці лампи так, щоб анодний струм змінювався від 0 до максимально можливого. Дані заносять у таблицю 4.3*.

3. Змінивши опір R, знімають наступну сіткову характеристику (як описано в п. 2). Заповнюють таблицю 4.3а, аналогічну таблиці 4.3*.

4. Будують на одному графіку обидві сіткові характеристики (за даними таблиць 4.3 і 4.3а), порівнюють їх із характеристиками, одержаними в завданні б) та визначають дина-

мічний коефіцієнт підсилення лампи .

*таблиці 4.3 і 4.3а аналогічні таблицям 4.2 і 4.2а; біля них (або над ними) вказують опір навантаження R, при якому проводилось вимірювання.

VI. ЛІТЕРАТУРА

[2] - стор. 139-146

[3] - стор.

[4] - стор. 116-119

[5] - стор. 312-317

[6] - стор. 208-215

[7] - стор. 175-179

[8] - стор. 76-80

[9] - стор. 82-87

VII. ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ І КОНТРОЛЮ

1. Для чого в електронних лампах створюють високий вакуум?

2. Чи може бути триелектродна лампа випрямлячем?

3. Чи йтиме струм через лампу, якщо між її анодом і катодом не буде ніякої напруги; якщо буде, то коли й чому?

4. Чи можна в триелектродній лампі досягти струму насичення, не змінюючи анодної напруги?

5. Що таке сітковий струм?

6. Поясніть фізичне значення характеристик електронної лампи.

7. Який закон описує в електронній лампі залежність від анодної напруги? Запишіть його.

8. Як залежить сила анодного струму в лампі від температури катода?

9. Як за одержаними характеристиками знайти:

• крутизну сіткової характеристики;

• внутрішній опір;

• статичний коефіцієнт підсилення;

• динамічний коефіцієнт підсилення?