Задание и методика выполнения работы

1. Изучить настоящее описание, инструкции к приборам и схемы экспериментального стенда.

2. Подключить в схему газоразрядную трубку L, R_б поставить в произвольное среднее положение; пределы приборов – наибольшие диапазоны (U_вх, U_p= 2,5 кB; I_p= 10 мA). Магнитом М установить анод прибора L на расстоянии 15…18 см от катода. Зажечь разряд в приборе.

При работе с магнитом необходимо соблюдать следующие правила: а) не касаться магнитом токоведущих участков схемы; б) оберегать прибор от ударов; в) при движении магнит только скользит по поверхности прибора.

3. Зарисовать внешний вид разряда для трех положений анода (по указанию преподавателя).

4. Снять вольт-амперную характеристику газового разряда при нескольких расстояниях (по указанию преподавателя) между электродами U_р= f(I_p).

Снятие ВАХ производится следующим образом:

– при помощи магнита установить нужное расстояние между электродами;

– сопротивление R_б поставить в максимальное положение;

– включить ВВС-1, напряжение U_вх должно быть постоянным и равным 2 кВ;

– зажечь разряд при R_бmax;

– изменяя ток I_p в цепи, постепенно уменьшая R_б, снимать зависимость U_p= f(I_p);

– вернуть R_б в положение R_бmax, установить новое расстояние между анодом и катодом и повторить снятие ВАХ разряда.

5. По ВАХ тлеющего разряда, полученным в п. 4 настоящего задания, определить области нормального и аномального тлеющих разрядов.

6. Снять зависимость напряжения горения разряда от расстояния между анодом и катодом для нормального и аномального разрядов при постоянном токе разряда (см. рис. 5) U_p= f(d) при I_p1, I_p2, I_p3.

Зависимость U_p= f(d) получают следующим образом:

– установить в цепи сопротивление R_б, соответствующее определенному виду разряда (нормальному или аномальному);

– зажечь разряд при раздвинутых электродах (d ~ 15 см), зафиксировать I_p;

– постепенно уменьшая расстояние между электродами, получить кривые U_p= f(d) – ожидаемый характер кривых представлен на рис. 5;

– повторить снятие зависимостей при других значениях I_p.

7. Определить протяженности катодных областей нормального и аномального разрядов и величины нормального U_k_н и аномального U_k_а катодных падений потенциалов (по данным п. 7). Построить зависимости U_R_н= f(I_p), U_R_а= f(I_p), d_R_н= f(I_p).

8. Произвести экспериментальную проверку закона Пашена, для чего снять зависимость потенциала зажигания разряда от расстояния между электродами U_з= f(d) при P = const (рис. 11).

Перед началом измерений необходимо проверить, что напряжение, подаваемое в схему питания прибора от выпрямителя ВВС-1, снято (ручки «грубой» и «плавной» регулировки выведены при включенном тумблере «Сеть»). Поставить «грубую» регулировку на первый диапазон, а «плавной» медленно вводить напряжение U_вх и следить за показаниями приборов U_pи I_p – в момент зажигания разряда произойдут скачки напряжения и тока (U_p – уменьшится, I_р – увеличится, см. рис. 10). Наибольшее значение напряжения U_p равно напряжению зажигания.

Рис. 10. Зависимость падения напряжения в разряде от величины тока

Рис. 11. Кривая Пашена: U_з= f(d) при Р = const

Если на первом диапазоне «грубой» регулировки разряд не загорится, то следует перейти на второй диапазон и т.д., пока не будет зажжен разряд.

Если переходная область от несамостоятельного к самостоятельному разряду получается плохо, необходимо изменить величину R_б.

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Схема экспериментальных исследований.

3. Внешний вид разряда при различных расстояниях между анодом и катодом.

4. ВАХ разряда при различных d с указанием областей_, соответствующих нормальному и аномальному разрядам.

5. Зависимости напряжения горения разряда от расстояния между электродами – U_p= f(d) при различных разрядных токах I_p.

6. Нормальное и аномальное катодные падения потенциала в разряде (U_R_н, U_R_а) и их зависимость от тока разряда. Величина нормальной плотности тока j_k_н.

7. Размер катодной области d_н и ее зависимость от вида разряда и величины разрядного тока.

8. Кривые Пашена (U_з= f(d) при Р = const.)

Контрольные вопросы

1. Какой разряд называют тлеющим? При каких давлениях газа в разрядных трубках возможен тлеющий разряд?

2. Вольт-амперная характеристика разряда постоянного тока. Область существования тлеющего разряда тлеющего разряда.

3. Какова структура тлеющего разряда? Какие процессы обеспечивают структуру разряда?

4. Нормальный и аномальный тлеющие разряды. В чем их сходство и различие? Чем различаются по внешнему виду нормальный и аномальный разряды?

5. Распределение потенциала и плотности пространственных зарядов по длине разрядной трубки.

6. Основные выводы теории катодного падения Энгеля и Штеенбека.

7. Что называется напряжением горения и напряжением зажигания разряда? Зависят ли эти параметры от расстояния между анодом и катодом?

8. Как определить величину катодного падения потенциала и протяженность катодной области?

9. Как изменится ВАХ тлеющего разряда, если поверхность катода увеличить или уменьшить примерно в 100 раз?

10. Лавинный пробой. Условия оптимального зажигания разряда.

11. Может ли тлеющий разряд существовать без анодных или катодных областей?

12. Изменится ли сечение разряда при изменении разрядного тока?

13. Почему тлеющий разряд отстоит от стенок прибора? В каком случае зазор будет выше – при нормальном или аномальном разрядах?

14. Может ли тлеющий разряд перейти в дуговой?

Литература

1. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. – М.: Наука, 1987. – 591 с.

2. Грановский В.Л. Электрический ток в газе (установившийся ток). – М.: Наука, 1971.

Дополнительная литература

1. Энгель А. Ионизованные газы / Под. ред. М.С. Иоффе. – М.: Физматгиз, 1959.

2. Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда / Под. ред. Д.А. Франк-Каменецкого. – М.: Атомиздат, 1961.

3. Велихов Е.П., Ковалев А.С, Рахимов А.Т. Физические явления в газоразрядной плазме. – М.: Наука, 1987.

4. Гапонов В.И. Электроника. Ч. 1. – М.,Физматгиз, 1960.

5. Радиофизическая электроника / Под. ред. Н.А. Капцова. – М.: МГУ, 1960.

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа № 1

Исследование термоэлектронной эмиссии .......................... 3

Лабораторная работа № 2

Исследование фотоэлектронной эмиссии .......................... 17

Лабораторная работа № 3

Управление электронным потоком на примере осциллогра-

фической электронно-лучевой трубки ............................... 33

Лабораторная работа № 4

Исследование тлеющего разряда ....................................... 44

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 9 10 11 12 1314