Лабораторный практикум по курсу ФИЗИКА раздел Электричество и магнетизм (С.П. Степина, Н.Б. Бутко - Лабораторный практикум по курсу Общая физика. Электричество и магнетизм (2012)), страница 2

Найдем связь между основными параметрами лампы внутренним сопротивлением и крутизной. Для зтого заметим, что ток с катода зависит от потенциала сетки и анода. Однако, поскольку анод зкранируется сеткой (она находится между катодом и анодом влияние потенциала авода на ток слабее,чем сетки.) Полный ток определяется управляющим напряжением У, =У,. +ВУ„ (б) где Р <1. Этот коэффициент тем меньше, чем плотнее сетка и чем ближе она расположена к катоду. Таким образом, связь тока и напряжений в триоде можно записать в виде = У((7.

+ Р(7с). (6) Поскольку часть электронов задерживается сеткой, в цепи сетки возникает некоторый ток (1,), так что 1= 1„+ сс. Однако 1 «1 и с'=1. Равенство (6) можно записать для с и и' аиодного (1 ), а не для полного тока „= У((1с+ Р(уи). (ба) Днфференцирую (ба), получим с((и = —" ьШс+ —" сШ„. Учитывая определения (3) и (4) получаем сйи = бсШ, + — 'сШи .1 (66) ! Бслн значения гШ и сШ таковы, что анодпый ток не изменяется и (с11и = О), то 6(сшс),. + — Ш„=О ° 1 Введя новую постоанную К (7) можно записать следующее соотношение: К =Л~,.

Величина К называется статистическим коэффициентом усиления. Этот коэффициент показывает, во сколько раз изменение сеточного напряженна (о(7 ) сильнее влияет на вводный ток, чем такое же изменение.анодного.напряжения (Л(7 ) . Покажем теперь, что триод обладает усилительными свойствами. Для этого рассмотрим схему на рис. 5. Сопротивление (Я ), включенное последовательно с лампой в цепь источника ЭДС Е, называется нагрузкой. Ток 1) ) в анодной цепи определяется управляющим напряжением (П ) по формуле (ба). Поскольку в П входит 11,, то Ж„-ЛУ . Согласно правилу Кирхгофа и закону Ома л =11, + д,1„ Р) и изменение анодного тока (п1 ) приводит к изменению вводного напряхьения (Л1) ), поскольку к = соотг, Дифференцирование в'(9) приводит к соотнощению ЛУ„= -Р„И„.

(10) рис. 5, упрощенная схема усплитсля. Используя (10) для выразкеиня пУ н (бб) для Л!„, получаем, что нли Л1„= ' оьУ, Я„+ Р,. ' Подставляя (8), 111) в 110) окончательно получим ЛУ„= -)~ Л1„= — " ' 'дои,, " '11г) Л„. и„+Я, Таким образом, в реальных схемах усиление зависит не только от К, но и от соотнощ ения ~?, и д, .

Из 112) получаем 113) Величина К называется динамическим коэффициентом усиления. Знак минус в формуле (13) показывает, что изменения анодного напряжения происходят в противофазе с изменениями сеточного. Описание установки. В этой работе используется один из триодов, выпускаемых радиоцромышлснностью. Его катод представляет собой тонкий цилиндр с оксиднрованной поверхностью, внутри которого проходит нить накала. Анод' также имеет вид цилиндра большего радиуса, расположенного коаксиально с катодом. Между ними имеется сетка, представляющая собой проволочную спираль. Схема для измерений приведена на рнс. б. Для подключения лампы к схеме используется специальная панель, куда вставляются штырьки, выходящие из цоколя и соединенные с ее электродами.

Схема состоит из трех автономных частей: анодной, сеточной и накальной. Наиболее проста схема накала. Она содержит источник переменной ЭДС б,З В и нить накала лампы. Анодная цепь содерзкнт источник постоянного анодного напряжения (В ), вольтметр для измерений на аноде (У, ), мнллнамперметр (тА), нагрузку (к, ) (сопротнвления, включаемые по очереди), промежуток лампы катод- анод.

Цепь сетки содержит источник постоянного напряжения, вольтметр (у, ) для его измерения, промежуток лампы катод-сетка. Порядок выполнения работьь Собрать схему согласно рис. б. После проверки ее преподавателем или лаборантом включить источники питания. В работе используется высокое напряжение (250 В), и ошибки в схеме могут вызвать повреждения приборов и привести к несчастному случаю! При выполнении работы будьте особенно внимательны н осторожны, не нарушайте правила техники безопасности.

Помните, что высокое напряжение ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ. Упражнение 1. Снятие семейства анодных характеристик. 1. Включить источники питания анодной, сеточной, накальной цепей (напряжение накала равно 6,3 В). 2, С помощью регулятора сеточного' напряжения установить напряжение на сетке, равное (1, =-4Д. (Величину и знак напряжения контролировать с помощью у ). 3.

Установить сопротивление нагрузки (й, ) равным пулю. Рис. б. Схема для снятия характеристик триода. 4. Для снятия анодных характеристик необходимо изменять с помощью регулятора напряркение на аноде 1когпролируется вольтметром, (р )) и следить за изменением анодного тока 1контролируется миллиамперметром (иьч)). Для построения. характернстикн достаточно 10 — 20 точек.

Поэтому надо выбрать определенный тпаг изменения (О' ) (10 — 15 В). Изменяя анодное напряжение на зту величину, записывать в таблицу соответствующие значения анодного тока. Если в каком-нибудь интервале ток изменяется более резко, в этом интервале надо снять несколько дополнительных точек.

При снятии одной характеристик напряжение на сетке надо поддерживать постоянным 1с помощью регулятора сеточного напряжения). Максимальное б р, б и евышал п е ельного ля анного типа лампь значения тока 1для триода бС1П не более 1О мА). 5. Аналогичные измерения произвести при напряжениях на сетке -2 В, 0 В, +2 В. Каркдый раз надо указывать, при каком напряжении снималась соответствующая характеристика. Упражнение 2.

Снятие семейства статических сеточных характеристик. 1. Установить напрюябение на аноде 80 В. Анодная нагрузка в этом упражнении, как и в предыдущем, равна пулю. 2. Изменяя напряжение в сетке, изморить соответствующие значения анодного тока по показаниям прибора. Пределы излюнения сеточного напряяюния выбрать таким, что анодный ток менялся от нуля Озогда лампа заперта) до предельно допустимого значения тока для данного типа лампы (10 мА для 6С1П).

Измерения проводить с интервалом в 1 В. При изменениях напряжения на сетке изменяется и анодное напряжение. Поэтому при каждом новом значении у, надо проверить, сохраняется ли постоянным значение анодного напряжения. Боли анодпое напряжение ' изменйлось, надо восстановить прежнее его значение, чтобы снятие сеточной характеристики соответствовало постоянному анодному напряжению. 3. Проделать те же измерения, установив на аноде последовательно 11, 120, 160 В. Упражнение 3. Снятие динамических характеристик триода. 1. Включить в анодную цепь лампы нагрузку Л . 2. Установить напряжение па аноде равным 160 В. В этом упражнении не надо поддерживать потенциал анода постоянным.

Это соответствует практическим условиям, когда постоянным остается напряжение источника, а напряжение на аноде изменяется из-за падения напряжения на анодной нагрузке й (см. формулу (9)). 3. Изменяя напряжение на сетке, снять зависимость от него анодного тока. 4. Динамические сеточные характеристики надо снять при трех различных значениях г . Упражнение 4. Усиление сигналов с помощью электронной лампы. 1, Через разделительный конденсатор подать на сетку лампы сигнал от генератора звуковых частот. 2. Присоединяя осциллограф сначала между сеткой и катодом, а потом к концам нагрузки й',, убедится а том, что лампа усиливает слабый сигнал, 3. Убедится в том, что усиление зависит от величины.

анодной нагрузки й . 4. (Для физиков). Измерив с помощью лампового вольтметра напряжение на выходе и входе лампы, найти экспериментальные значения коэффициентов. усиления. При трех разных Р, проверить их соответствие теоретическому значению. Обработка результатов измерении, 1. Построить графически семейства анодных и сеточных характеристик с помощью таблиц, полученных в упражнениях 1 и 2. Ба каждой анодной характеристике надо указать то сеточное напряжение, при котором она снималась, иа каждой сеточной — указать анодное напряжение.

Надо указать также, при какой нагрузке снимались кривые. По результатам упражнения 1 построить график, откладывая по горизонтальной оси ((/„/'~', а по вертикальной — анодный ток (1 ), При каких ((/,) этот ' график ближе к прямой, и в каких пределах выполняется «закон 3/2»? 2. Определить внутреннее сопротивление триода при различных напряжениях на сетке. Для этого в соответствии с формулой (4) надо найти тангенс угла наклона прямолинейного участка анодной характеристики к оси значений тока /,. Чтобы результат получился в «омах», надо перевести / в амперы, (/ — в вольты.

Если взять 1 в « миллиамперметрах, результат получится в килоомах (т,е. в единицах, равных 1000 см каждая). 3. По статическим сеточным характеристикам определить крутизну К. Для этого надо найти тангенс угла наклона прямолинейного участка характеристики к осн напряжений на сетке П (см'. формулу (3)). 4. Внутреннее сопротивление триода можно также определить по семейству статических сеточных характеристик.

Для этого (рис, 7) надо пересечь две соседние сеточные характеристики вертикальной прямой. Обозначив разность анодных напряжений, при которых сняты эти характеристики, через Ь(/ =(/, — (/,, а длину вертикального отрезка нашей прямой между точками ее пересечения с этими характеристиками через Л/ =/, -/„имеем /1,. =Ь(/„/б/„. 'Это значение й, соответствует тому напряжению на сетке, при котором наша вертикальная прямая пересекает ось (/ . 5. Используя связь (8), можно найти коэффициент усиления триода К. Это можно сделать также по семейству статических сеточных характеристик, проведя пересекающую их прямую не вертикально, а горизонтально. Тогда отрезок этой прямой между точками пересечения равен б(/, а коэффициент усиления К = Л(/ /Л(/,,' .'где Л(/ = (/, — (/, — разность вводных напряжений; при которых снимались рассккатриваемые сеточные характеристики (пересекаемые нашей горизонтальной прямой).

б. Определить динамический коэффициент усиления триода из формулы (8): К = Я Я, где Я, = Ь/, //т(/, — крутизна динамических характеристик, полученных в упражнении 3 (при 13 различных эна гениях д ). Зная К, ~?, и й, можно проверить Б соотношение (13).