Порядок выполнения.

1. Перед началом работы ознакомится с принципиальной схемой учебной установки рис. 7, разобраться в назначении ручек, кнопок и измерительного прибора. Проверить целостность сетевого провода и соединительных проводов.

2. Подключить электронный осциллограф соединительным кабелем к выходу «ВЫХОД Y» учебной установки. Для визуального наблюдения колебательного процесса с малым периодом (большой частотой) удобно пользоваться электронным осциллографом. Для колебаний с низкой частотой, удобнее измерять частоту визуально по индикатору «РАЗРЯД» разряда конденсатора через динистор с помощью встроенного в установку секундомера.

3. Подготовить осциллограф к наблюдению релаксационных колебаний. Для этого поставить ручки в рекомендуемые положения: ручкой ВОЛЬТ/ДЕЛ (VOLTS/DIV) оси Y установить уровень сигнала, обеспечивающий наилучший масштаб для наблюдения колебательного процесса - рекомендуемое значение 0.5 ВОЛЬТ/ДЕЛ). Ручка ПЛАВНО VOLT VAR. при этом должна быть повернута до упора по часовой стрелке, так как только в этом положении показания чувствительности Ky канала Y определяются подписями около ручки ВОЛЬТ/ДЕЛ оси Y осциллографа. Ручка плавной регулировки TIME VAR также должна быть повернута до упора по часовой стрелке - только в таком положении показания ручек «VOLTS/DIV» и «TIME/DIV» соответствуют надписям у этих ручек. Ручку ступенчатой регулировки «TIME/DIV» установить в положение 1 - 5 ms/DIV (от 1 до 5 миллисекунд на одно большое деление шкалы). Ручку «AUTO NORM TV» (режим развертки) поставить в положение «AUTO». Переключатель «+ - XY» в положение «+» или «-». Ручку «DC ╩ AC» поставить в положение «AC». Переключатель «Y LINE EXT» слева от входа Х осциллографа в положение «Y» (режим внутренней синхронизации).

4. Отжать кнопку «ЁМКОСТЬ», если она находится в нажатом положении. Тем самым в схеме рис. 7 остается один конденсатор C1=100 нФ.

5. Повернуть ручку «АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ» на панели учебной установки до упора против часовой стрелки, установив минимально возможное значение сопротивления R в цепи генератора.

6. Вращением ручек «POSITION» оси Y и Х установить картинку в центральную часть экрана симметрично относительно центра так чтобы наблюдалось 2 — 3 колебания. Для синхронизации сигнала плавно вращать ручку LEVEL электронного осциллографа. Должен наблюдаться сигнал аналогично рис 2б. и рис. 8, при этом, так как конденсатор разряжается практически мгновенно луч осциллографа не успевает прочертить линию разряда (линии параллельные оси U на рис. 2б и линии между точками 1-2 и 3-4 на рис. 8).

7. Срисовать полученный сигнал по клеткам на миллиметровую бумагу.

8. Определить период сигнала как расстояние по оси X (время) между точками 2 и 4 либо 1 и 3 на рис. 8. Согласно установленному коэффициенту TIME/DIV выразить период в секундах и определить частоту импульсов [Гц].

9. Оценить «размах» колебаний А = U_З — U_Г как наибольшее изменение напряжения на конденсаторе, т. е. расстояние по оси Y (ось напряжений) между точками 1-2. рис. 8. Согласно установленному коэффициенту VOLTS/DIV выразить размах колебаний в вольтах.

10. Принимая напряжение «гашения» полупроводникового разрядника равным нулю Uг=0 В, оценить напряжение включения динистора как U_З= U_ВКЛ.=A и сравнить полученное значение с паспортными данными на разрядник, применяемый в данном опыте (напряжение включения разрядника Uвкл=3,3 В).

11. По формуле (1.4) теоретически оценить период релаксационных колебаний и сравнить полученное значение с экспериментальными оценками. Измеренное Омметром значение активного сопротивления R генератора выводится на ЖКД дисплей.

12. Нажать кнопку «ЁМКОСТЬ», подключив тем самым в схему параллельно конденсатору С1 конденсатор С2. Тем самым общая емкость цепи будет составлять 10,1 мкФ.

13. Вращая ручку «АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ» по часовой стрелке установить значение R~100 кОм. При этом будут отчетливо видны одиночные разряды конденсатора по индикатору «РАЗРЯД».

14. По встроенному в установку секундомеру измерить число N разрядов за время t=60 сек., определить частоту колебаний как [Гц] и период [сек]. Занести данные в таблицу.

15. По формуле (1.4) теоретически оценить значение периода и сравнить его с определенным вами экспериментальным значением в п. 14.

16. Повторить эксперименты для других 5 значений активного сопротивления R. Заполнить таблицу:

 

R, кОм
Nразрядов
, в Гц
Tпракт, в сек.
Tтеор., в сек. (1.4)

 

17. По окончании работы поставьте все переключатели в положение «ВЫКЛ» и выньте вилки из розетки.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Как устроен тиратрон? Каковы его основные параметры и как они определяются?

2. Почему напряжение гашения тиратрона меньше напряжения зажигания?

3. Почему неоновая лампа зажигается только при достижении определенного значения Uз?

4. Дайте определение релаксационного процесса.

5. От каких параметров схемы зависит период релаксационных колебаний?

6. Как изменяется период релаксационных колебаний при уменьшении сопротивления R?

7. Начертите электрическую схему для получения релаксационных электрических колебаний.

8. Какими процессами определяются электрические релаксационные колебания в схеме?

9. Что такое динистор? Начертите и объясните вольт-амперную характеристику динистора.

10. Выведите формулу (1.4) для теоретической оценки периода колебательного процесса.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Савельев И.В. Курс общей физики, книга 2. Электричество и магнетизм.- М.: «Наука». 2003 г.

2. Детлаф А.А., Яворский В. М. Курс физики. М.: «Высшая школа», 1999 г.

3. Калашников С.Г. Электричество.- M.: Физматлит, 2004 г.

4. Трофимова Т.И. Курс физики.- М.: «Высшая школа», 2003г.

5. Матвеев А. Н. Электричество и магнетизм. М. 2005.

6. Кацнельсон Б. В., Калугин А. М., Ларионов А.С., Электровакуумные электронные и газоразрядные приборы, М., Радио и связь, 1985.