Изучение работы двухэлектродной электронной лампы

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА  № 5

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ДВУХЭЛЕКТРОДНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ЛАМПЫ

Цель работы: по полученной вольтамперной характеристике определить основные параметры двухэлектродной лампы.

Приборы и принадлежности:

1.  В_а – источник постоянного напряжения 250 вольт (от выпрямителя ВУП-2);

2.  В_н – источник переменного напряжения 6,3 вольт (от выпрямителя ВУП-2);

3.  R_n – высокоомный потенциометр (реостат порядка 3000 Ом);

4.  V – вольтметр многопредельный, тип Э59);

5.  M_a – миллиамперметр типа Э59;

6.  Ключ замыкания для цепи анода;

7.  Ключ замыкания для цепи накала;

8.  Двухэлектродная лампа на панели;

9.  Соединительные провода.

Теоретическое  введение

Двухэлектродная лампа (диод) представляет собой вакуумную лампу (давление в ней примерно 10^{-7 мм Нд) с двумя электродами, выполняющими совершенно различные функции – анодом А и катодом К (рис. 5-1). Анодом служит полый металлический цилиндр. Катод – источник электронов, представляет собой тонкую металлическую трубку, находящуюся внутри анода. Катод разогревается нитью накала, расположенной внутри трубки. Нить накала и катод электрически изолированы друг от друга. Концы нити накала, катода и анода, включаются в цепь с помощью медных ножек, выведенных через цоколь.}

Сущность происходящих в диоде физических процессов состоит в следующем. При нагревании током нити накала, разогретый катод испускает электроны; наиболее быстрые электроны получают энергию, достаточную для преодоления сил, удерживающих их в металле, и образуют в лампе электронное облако, препятствующее дальнейшему вылету электронов. Если анод и катод соединить вне лампы проводником, то часть электронов, оседающих на аноде, вызовет слабый ток во внешней цепи. Ток, идущий в этой цепи, называется  анодным током  I_{a .}

Если же сообщить аноду некоторое положительное напряжение, то к нему стремится большое количество электронов; ток во внешней цепи усилится. Если продолжать увеличивать напряжение на аноде, то ток будет расти, но лишь до определенного предела, пока не окажется, что все, вытекающие из катода электроны, попадают на анод. Этот наибольший ток называется током насыщения I_нас.

Анодный ток  I_a при постоянной температуре нити накала (I_н= const) зависит от напряжения  U_a , приложенного между анодом и катодом:

,

T2 >T1

При постоянном напряжении между анодом и катодом (U_a = const) анодный ток насыщения зависит от температуры накала нити катода.

При изучении двухэлектродной лампы снимается зависимость анодного тока  I_a  лампы от приложенного между анодом и катодом напряжения  U_a , называемая вольтамперной характеристикой двухэлектродной лампы. Такая характеристика показана на  рис 2. Зависимость анодного тока от напряжения между анодом и катодом при постоянной температуре накала катода для участка кривой  ОА  может быть представлена функцией:

где  с - коэффициент пропорциональности, зависящий от размеров и формы анода.

Это уравнение выведено Богуславским и Ленгмюром и часто называется «законом трех вторых».

Физические свойства и область применения двухэлектродной лампы определяются ее параметрами.

Основными параметрами двухэлектродной лампы являются:

а) внутреннее сопротивление лампы;

б) крутизна анодной характеристики.

Внутреннее сопротивление лампы не сохраняется постоянным, как следует из функции зависимости анодного тока  I_a от напряжения  U_a. Для малых участков крутоподнимающейся характеристики лампы (см. из графика), можно найти среднее значение внутреннего сопротивления  R_i. Оно равно:

R_i =

Внутреннее сопротивление представляет собой отношение приращения анодного напряжения к приращению анодного тока, при условии постоянства напряжения накала.

Внутреннее сопротивление лампы измеряется в омах.