Вопросы для самоконтроля
Нарисуйте и объясните вольтамперную характеристику газового разряда.
Учитывая величину ограничивающего сопротивления R1, нарисуйте вольтамперную характеристику лампы и вычислите её дифференциальное сопротивление.
Нарисуйте схему генератора релаксационных колебаний и объясните принцип его работы.
Приведите примеры использования релаксационных колебаний.
Лабораторная работа 12
Изучение релаксационных колебаний
в схеме с неоновой лампой
Цель работы: получение вольтамперной характеристики неоновой лампы, наблюдение и изучение релаксационных колебаний и установление зависимости их периода от параметров электрической цепи.
Приборы и принадлежности: кассета ФПЭ 12/13, магазин емкостей, магазин сопротивлений, источник питания, вольтметр, осциллограф, секундомер.
Описание установки
Лабораторная работа ФПЭ12 проводится на установке, содержащей рабочее устройство (кассету ФПЭ12/13), магазин емкостей, магазин сопротивлений, источник питания, вольтметр, осциллограф С1–73, собранной по схеме 12.3.
Рисунок 12.3 – Схема установки при включенной кнопке SА1
на панели кассеты
Принцип работы основан на получении релаксационных колебаний с использованием газоразрядных ламп МТХ-90, выполняющих роль автоматического выключателя при различных параметрах контура.
Для ограничения тока последовательно с газоразрядной лампой подключен резистор R1 = 68 Ом. Кассета, как видно из рисунка 12.3, позволяет к клеммам Х3 и Х2 подключить магазин сопротивлений R, а к клеммам Х1 и Х2 – магазин емкостей и осциллограф.
Схема, приведенная на рисунке 12.3, получается, если включить кнопку SА1 (находится на лицевой панели кассеты). При снятии вольтамперной характеристики кнопка должна быть в отключённом состоянии (отжата). Тогда получим схему, изображенную на рисунке 12.4.
Рисунок 12.4 – Схема установки при отключении кнопки SА1,
снятие вольтамперной характеристики
Ход работы
1
Соберите схему, приведенную на рисунке
12.4. Подключите к источнику питания к
гнездам 120 В цифровой вольтметр (для
обеспечения более точного измерения),
а к гнездам Х5,
Х4 цифровой
вольтметр в режиме миллиамперметра.
Снимите вольтамперную характеристику
газоразрядной лампы путем измерения
силы тока в зависимости от напряжения
(не менее 10 значений I(U)),
один раз в сторону увеличения напряжения,
второй – в сторону уменьшения. Особо
точно определите значения напряжения
зажигания UЗ
(резкое
увеличение силы тока) и
гашения UГ
(резкое
уменьшение силы тока) неоновой
лампы. Измерения занесите в таблицу
12.1, постройте график I
= f(U).
Определите дифференциальное сопротивление
лампы Ri
= ctgα
(рисунок 12.5) или 
.
Таблица 12.1 – Результаты измерений
С, нФ |
|
fp , кГц |
|
Z , 1010 |
|
2
Для наблюдения релаксационных колебаний
соберите схему (рисунок 12.3), далее, подав
на схему напряжение, большее напряжения
зажигания неоновой лампы UЗ,
подберите такие R
и С,
при которых будут наблюдаться заметные
вспышки лампы. Измерьте время tn,
необходимое для совершения 20 полных
колебаний и найдите период Т
с помощью
формулы 
.
Проделайте опыт 5 раз, вычислите среднее
значение Т.
3 При постоянных значениях U и С, изменяя R (не менее 10 раз), определите в каждом случае период Т и постройте график зависимости Т = f(R).
4 Подключите параллельно конденсатору емкости С осциллограф. Подберите R и C так, чтобы на экране получились релаксационные колебания, зарисуйте их и определите по осциллографу период Т. Изменяя напряжение при RC = const, для каждого значения U найдите период Т и постройте график зависимости Т = f(U). Найдите Umax, при котором возникают колебания.
5 Проанализируйте зависимость отношения времени зарядки и разрядки конденсатора от напряжения.
6 Сравните результаты измерений периода релаксационных колебаний Т с расчетными данными, полученными с использованием формулы (12.3).
Рисунок 12.5 – Вольтамперная характеристика неоновой лампы