Физическое обоснование эксперимента

Лабораторная работа 35

 

ИЗУЧЕНИЕ ТРЕХЭЛЕКТРОДНОЙ ЛАМПЫ

 

Физическое обоснование эксперимента

Прежде чем приступать к выполнению работы рекомендуется ознакомиться с описанием устройства и принципом действия двухэлектродной лампы (работа 34 в данном учебном пособии).

А

E

UA

rС

А

А

А

Трехэлектродная вакуумная лампа называется триодом. В ней наряду с катодом и анодом присутствует третий управляющий электрод – сетка, расположенный вблизи катода. С его помощью можно управлять формированием объемного пространственного заряда вблизи катода и распределением падения потенциала по межэлектродному пространству. Благодаря этому триод может использоваться для усиления слабых переменных токов и напряжений. Так как сетка располагается вблизи катода, напряженность электрического поля Е между ней и катодом даже при малых разностях потенциалов между ними (Е= - grad j) может быть больше, чем между катодом и анодом. Рассмотрим работу триода, включенного в схему, изображенную на рис. 35.1.

 

Рис. 35.1.

 

Обозначения на рисунке: А – анод, С – сетка, К - катод, R_А – сопротивление, включенное в анодную цепь, Е_А – источник анодного питания, Е – падение напряжения в анодной цепи, Е_С – источник питания сетки, создающий отрицательное напряжение на ней относительно катода, U_А и U_С - напряжения между анодом и катодом и катодом и сеткой соответственно, мА – миллиамперметры, включенные в анодную и сеточную цепи. Между катодом и сеткой также может подаваться слабое переменное напряжение, которое необходимо усилить (на схеме не обозначено).

Из нагретого до достаточной температуры катода в результате термоэлектронной эмиссии вылетают электроны, которые электрическим полем увлекаются от катода к аноду и в цепи анода появляется ток. Однако, как уже указывалось, поле между сеткой и катодом может быть такой величины, что окажется достаточным для экранирования (ослабления) положительного анодного напряжения.

Поэтому между катодом и анодом необходимо рассматривать действие управляющего напряжения:

U_У = U_С + DU_А,

где D < 1 – проницаемость сетки. В общем случае величина D зависит как от величины сеточного, так и от величины анодного напряжений. Полный ток i лампе складывается из анодного тока i_А и из сеточного тока i_С. Величина i является функцией управляющего напряжения. Однако обычно сеточный ток много меньше анодного тока, поэтому можно считать анодный ток равен полному току: i_А = i.

Триоды могут использоваться в усилении сигналов различным образом, что связано с широким диапазоном варьирования их характеристик. Рассмотрим основные параметры, которыми характеризуется триод. Обратимся к схеме на рис. 35.1 и будем считать, что анодное напряжение не изменяется (U_А= const). Всякое изменение отрицательного напряжения между катодом и сеткой U_C вызовет соответствующее изменение анодного тока i_{А .} Зависимость анодного тока от сеточного напряжения называется сеточной характеристикой триода. Примеры таких характеристик приведены на рис. 35.2.

Зависимость анодного тока от анодного напряжения при постоянном напряжении на сетке называется анодной характеристикой триода. Такие зависимости приведены на рис. 35.3.

Рис. 35.3.