лаба. Лабораторная работа 7 измерение больших сопротивлений с помощью тлеющего разряда в неоновой лампе
 Скачать 139.87 Kb.
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования <<Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова>> Лабораторная работа № 7 ИЗМЕРЕНИЕ БОЛЬШИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА В НЕОНОВОЙ ЛАМПЕ Работу выполнил: студент 2 курса Машиностроительный факультет Группы мс-21-20 Алюнов П.Г. Преподаватель: Казаков С.М. Чебоксары 2021 Приборы и принадлежности: неоновая лампа, конденсатор, измеряемое сопротивление, потенциометр, вольтметр, секундомер и источник тока ВУП-2. Цель работы: ознакомление с возникновениями релаксационных колебаний в RC цепочках, а также измерение больших сопротивлений с помощью тлеющего разряда. Теоретическое введение Под действием напряжения, наложенного на электроды неоновой лампы, находящийся в ней газ начинает светиться. Механизм этого свечения может быть описан так. Всегда имеющиеся в разрядном промежутке в небольшом количестве электроны разгоняются полем, существующим между электродами, и при встрече с нейтральными атомами либо ионизируют, либо «возбуждают» их. Последнее означает, что в нейтральном атоме под действием внешнего толчка наиболее слабо связанный с ядром электрон изменяет в атоме своё положение относительно ядра, отдаляясь от него. Через очень краткий промежуток времени возбуждённый атом переходит в нормальное состояние, испуская свет определённой длины волны. Процесс ионизации происходит лавинным образом. Это означает, что возникшие при ионизации электроны в свою очередь ионизируют нейтральные атомы вследствие чего лавинообразно нарастает число электронов и ионов в разрядном промежутке. Появление в результате такой ионизации большого количества ионов и электронов вызывает определённое распределение поля и потенциала в разрядном промежутке, характерное для того и иного типа разряда.   Для тлеющего разряда характерно то, что почти всё напряжение между электродами падает на узкую тёмную область, примыкающую к катоду. Весь остальной промежуток между электродами имеет потенциал, близкий к потенциалу анода (рис. 7.1). Такое распределение потенциала благоприятствует процессу ионизации, а положительные ионы накапливают энергию, необходимую для выбивания электронов из катода, пополняя запас электронов. До возникновения такого распределения потенциала иону и электрону необходимо пройти большой путь для накопления нужной энергии и, следовательно, заметная часть атомов разрядного промежутка не используется для ионизации. Этот неблагоприятный для разряда фактор компенсируется большим напряжением на электродах, что позволяет электрону и иону накопить нужную энергию на меньшем отрезке своего пути. В горящей лампе такое распределение потенциала уже создано, и можно без ущерба для устойчивости горения лампы уменьшить внешнее напряжение, подаваемое на электроды лампы. Таким образом, то напряжение на электроды лампы, при котором она зажигается (потенциал зажигания Uз), должно заметно отличаться от того, при котором она гаснет (потенциал гашения Uг). Различие в потенциалах зажигания и гашения лампы тлеющего разряда может быть использовано для получения в цепи лампы электрических колебаний, носящих название релаксационных колебаний. Р  елаксационные коле-бания представляют со-бой незатухающие элек-трические колебания, форма которых харак-теризуется скачкообраз-ным изменением тока или напряжения (рис. 7.2).Электрическая цепь, в которой можно получить релаксацион-ные колебания, изображена на рис. 7.3, где обозначено: R – сопротивление порядка нескольких МОм, С – конденсатор, НL – неоновая лампа, V – вольтметр, ВУП-2М – источник постоянного напряжения. Под действием приложенного постоянного напряжения конденсатор будет заряжаться. Когда напряжение на конденсаторе становится равным потенциалу зажигания, неоновая лампа загорается. С  опротивление горящей лампы мало в сравнении с сопротивлением R, вследствие чего уход зарядов с обкладок конденсатора при раз-ряде через лампу не будет компенсироваться их приходом от источ-ника напряжения через сопротивление R. Напряжение на конденсаторе будет падать и, когда оно достигнет потенциала гашения лампы Uгаш, лампа гаснет. Разряд через лампу прекращается, конденсатор вновь заряжается, и таким образом возникает периодический процесс.В любой момент времени имеем для напряжения на конденсаторе  ,где I – сила протекающего в контуре тока. Так как  , то  или  ;отсюда имеем  .Пусть при t=0, Uc=Uг, тогда  ; . Периодом релаксационных колебаний называют время между двумя вспышками лампы. Так как время разряда конденсатора мало по сравнению со временем его заряда, можно за период релаксационных колебаний приближённо принять продолжительность зарядки конденсатора. Тогда при tз=T, Uc=Uз мы имеем  . Отсюда  ; и  . (1)Описание экспериментальной установки и методики измерений С  хема (рис. 7.3) служит для определения периода релаксационных колебаний Т по числу вспышек за определённое время. В качестве нео-новой лампы используют тиратрон, в котором нап-ряжения зажигания и гашения определяются по схеме (рис. 7.4). Зная ёмкость конденсатора С, подаваемое напряжение U0, напряжение зажигания Uз, напряжение гашения Uг и период релаксационных колебаний Т, можно по формуле (1) найти искомое сопротивление R. |