Методичка. Электричество. 2 часть

Таким образом, лампа произвела зарядку конденсатора и затем отключила контур от источника энергии БА, разомкнув анодную цепь. Начавшееся в контуре электрическое колебание будет теперь совершаться обычным порядком. В течение второй четверти периода ток в контуре перезарядит конденсатор и прекратится. Так как в это время магнитное поле катушки L, а следовательно, и катушки L1 ослабевает, то, согласно правилу Ленца, ток в сеточной катушке L1 продолжает идти в прежнем направлении. Поэтому сетка получит дополнительный отрицательный заряд, и лампа останется «запертой».

В течение второй половины периода в контуре пойдет ток обратного направления, сначала усиливающийся (в третьей четверти периода), а потом ослабевающий (в последней четверти периода). Поэтому, опять-таки в соответствии с правилом Ленца, в сеточной катушке L1 направление тока изменится на обратное и отрицательный заряд сетки начнет уменьшаться. К концу периода этот заряд ликвидируется, лампа «откроется» и произведет подразядку конденсатора. Затем начнется подзарядку процесса.

Таким образом, лампа периодически – к началу каждого периода – подает в контур энергию от анодной батареи. Благодаря этому в контуре совершаются незатухающие электрические колебания.

Описание схемы лабораторной работы

В данной работе используется ламповый генератор с автотрансформаторной обратной связью. На рис. 4 его схема приведена слева. В этой схеме катушка контура и сеточная катушка совмещены в одну. Вся катушка L входит в состав контура, а часть ее Lg является сеточной катушкой. Дополнительными элементами в схеме генератора являются Сбл, Ссв и Rg. Конденсатор Сбл = 10 000 пФ, который имеет малое сопротивление для токов высокой частоты, блокирует сетку от постоянного напряжения источника анодного питания 300 В, которое имеется и на контуре. Иногда его называют блокировочным конденсатором. Конденсатор Ссв = 100 пФ (конденсатор связи) и сопротивление Rg – 0,5 МОм (сопротивление утечки) включены в цепь сетки лампы с целью выбора определенного режима лампы и лучшего использования линейного участка характеристики триода.

Справа на рис. 4 расположен резонансный контур с катушкой индуктивности L1 = 0,475 × 10–3 Гн и конденсатором переменной емкости С1 =10 ÷ 550 пФ. Параллельно им включен микроамперметр. Очевидно, что катушки L и L1 индуктивно связаны друг с другом.

Выполнение работы Упражнение 1. Определение периода незатухающих колебаний

генератора.

1. Собрать схему лампового генератора (левая часть рис. 4), обращая внимание на правильное включение источника анодного питания. На-

81

личие генерации проверяется при помощи индикатора высокочастотного электромагнитного поля на неоновой лампе, которая загорается при при-

ближении его к катушке индуктивности L.

2. Если генератор работает, приступают к сборке резонансного контура (резонатора). Так как катушки генератора L и резонатора L1 связаны между собой индуктивно, то в резонаторе также возникнут колебания, на

наличие которых указывает ток в микроамперметре. Если период колебаний резонатора не совпадает с периодом колебаний в контуре генератора, то сила тока в резонирующем контуре будет мала. Изменяя емкость С1, можно приблизить период колебаний резонатора к периоду колебаний генератора. Чем больше это приближение, тем больше ток в резонаторе и при резонансе ток будет максимальным. В этом случае колебания в резонаторе будут происходить с таким же периодом, как и в генераторе: Т1 = Т, т. е.

2π L1C1′ = 2π LC или L1C1′ = LC , (13)

где C1′ – значение емкости переменного конденсатора С1, соответствую-

щее максимальному значению тока.

3. Изменяя величину емкости С1, определяют силу тока в резонаторе, обязательно пройдя через максимальное значение силы тока. Результаты измерений заносят в таблицу и строят график зависимости силы тока в резонаторе от величины емкости С1 (по оси ординат откладывается сила тока, а по оси абсцисс – емкость переменного конденсатора). На полученной резонансной кривой максимум тока будет соответствовать определенной емкости C1′ . Зная эту емкость и величину L, определяют период и час-

тоту колебаний генератора по формулам:

82

Упражнение 2. Определение неизвестной емкости Сх

Неизвестную емкость Сх подключают в контур резонатора параллельно С1 и снова снимают резонансную кривую. Максимум тока будет теперь при другой величине емкости C1′′ переменного конденсатора С1.

Так как период колебаний генератора не изменился, то условием резонанса

Упражнение 3. Определение неизвестной индуктивности Lx

Для определения Lх студентам предлагается самостоятельно ответить на некоторые вопросы.

1.Как подключить Lх в контур генератора?

2.Нарисовать схему резонатора с Lх.

3.Получить формулу для определения Lx.

4.При каком подключении Lx к L (последовательном или параллель-

При выполнении этого задания внимательно проанализируйте упражнение 2.

Контрольные вопросы

1.Дайте определение индуктивности и емкости. В каких единицах они измеряются?

2.Объясните работу идеального колебательного контура. Какова роль э.д.с. самоиндукции в его работе?

3.Выведите формулу Томсона для незатухающих колебаний в идеальном колебательном контуре.

4.Объясните работу простейшего лампового генератора.

5.Начертите схемы с включенными в цепь резонатора неизвестной ем-

костью Сх и неизвестной индуктивностью Lх.

6. Почему сила резонансного тока уменьшается с включением неизвестной индуктивности Lх?

7. Почему и в какую сторону неизвестные емкость и индуктивность сдвигают максимум резонансной кривой?

83