Краткая теория

Релаксационным колебанием называется периодически повторяющийся процесс, состоящий из двух стадий:

а) медленного накопления энергии системы до определенного критического значения;

б) последующего расхода энергии, происходящего почти мгновенно.

Рассмотрим принцип действия релаксационного генератора, основным рабочим элементом которого является неоновая лампа.

Неоновая лампа состоит из стеклянного баллона, в который впаяны два электрода – анод и катод, представляющих собой металлические пластинки, расположенные на расстоянии 2 – 3 мм друг от друга. Баллон заполнен неоном при низком давлении (10 -15 мм. рт. ст.).

Основная особенность неоновой лампы заключается в том, что она начинает проводить ток только при определенной разности потенциалов U_з между ее электродами. Если напряжение на электродах лампы U < U_з, ток через лампу не идет, так как неон является диэлектриком. В этом случае внутреннее сопротивление лампы R_i бесконечно велико. При разности потенциалов U_з происходит пробой диэлектрика – через лампу идет ток. При этом неон светится оранжевым цветом (лампа зажигается); U_з называется потенциалом зажигания лампы. После зажигания лампа может гореть уже при более низком напряжении U. Гаснет она при U_г < U_з, называемым потенциалом гашения. Вольтамперная характеристика неоновой лампы приведена на рис. 1.

При малом напряжении на электродах ток через лампу равен нулю. При вспыхивании лампы ток скачком достигает величины J_з. При дальнейшем увеличении напряжения ток в лампе возрастает по кривой ab. Если уменьшать напряжение, то ток уменьшается по кривой bc, близкой к ab. Для упрощения математического описания будем считать, что кривые ab и bc совпадают. Тогда идеализированная характеристика будет иметь вид, изображенный на рис. 2.

Когда лампа горит, ее внутреннее сопротивление . Из графика следует: . Если лампа не горит (J = 0), то ее сопротивление R_i = ∞. Поэтому .