ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

ПО ПРИКЛАДНОМУ  КУРСУ

«ФИЗИКА  И РАДИОТЕХНИКА»

10-11 КЛАСС

 

          Автор  Окунева   Надежда Алексеена –

                                                            учитель физики СШ№30

 

Лабораторная работа №1

Экспериментальная проверка формулы Томсона.

 

В описываемом опыте собственные электромагнитные коле­бания возбуждаются по «классической схеме» с переключате­лем. В методическом отношении этот способ выгодно отличает­ся от импульсного способа возбуждения. В качестве переклю­чателя в схеме используют коммутатор, который вводят в схе­му со стороны выхода. В режиме низкочастотного переключения коммутатор в течение 0,02 с замыкает конден­сатор С на источник тока Е (идет зарядка конденсатора), а в следующие 0,02с — на катушку индуктивности L. При за­мыкании конденсатора на катушку индуктивности в контуре возникают собственные затухающие электромагнитные колеба­ния,  последние регистрируются электронным осциллографом. В течение того времени, когда конденсатор выведен из контура и заряжается, колебания в контуре обрываются, то­ка в контуре нет — осциллограф рисует прямую линию. При частоте развертки осциллографа 50 Г эта прямая накладыва­ется на осциллограмму колебания и моделирует ось времени.

Опыт преследует две основные цели: показать зависимость периода колебания от индуктивности и емкости контура и за­висимость скорости затухания от активного сопротивления кон­тура.

Опыт позволяет провести и некоторые количественные изме­рения. Они могут составить содержание ряда эксперименталь­ных задач. Приведем некоторые из них.

1. Экспериментальная проверка формулы Томсона. Задача решается следующим образом. Нам известно, что один цикл затухающих колебаний длится в течение вре­мени t = 0,02 с, после этого обрывается. Если за это время совершится N колебаний (их можно сосчитать), то время одно­го колебания, т. е. период колебания, будет равно:

Т=t\ N

В опыте использовалась катушка от разборного трансформатора на 220 В, внутри кото­рой находился сердечник. Индуктивность катушки 0,18 Гн, В колебательный контур включен конденсатор емкостью 1 мкФ

2. Определение    ин­дуктивности по   извест­ной емкости. По осцилло­грамме определяют период ко­лебания. Зная период   и   емкость    контура,    по    формуле Томсона можно вычислить ин­дуктивность катушки.

3. Определение    ин­дуктивности   и   емкости путем измерения периода колебания и критического       сопротивления

Из формул  и  получаем: ,

Чтобы точнее заметить пере­ход колебательного процесса в апериодический, необходимо наблюдать осциллограмму на­пряжения на конденсаторе контура. Для измерения кри­тического сопротивления в схеме рисунка  в качестве активного сопротивления ис­пользуют магазин сопротивле­ний. Увеличивая сопротивле­ние магазина, добиваются то­го, чтобы процесс стал аперио­дическим. Отмечают величину сопротивления в момент пере­хода колебательного процесса в апериодический. Прибавляя к этому сопротивлению актив­ное сопротивление катушки и сопротивление электронного ключа коммутатора, когда он открыт (они известны до опыта), получают значение критического сопротивления.

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа №2

Определение индуктивности катушки

Оборудование: 1) катушка индуктивности в 1 Гн образцо­вая; 2) авометр школьный;

3) миллиамперметр переменного тока на 100 мА; 4) выпрямитель ВС-4-12 модернизированный, с зажимами переменного напря­жения 6 - 20 В; 5) трансформатор разборный; 6) ключ лабораторный; 7) прово­да соединительные с наконечниками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Образцовая катушка индуктивности в 1 Гн типа КИ-1  представляет собой цилиндрический пластмассовый каркас диаметром 120 мм и высотой 40 мм, на котором помеще­на обмотка из медного изолированного провода, защищенная снаружи оберткой из прессшпана и лакоткани.

Обмотка в 3500 витков выполнена проводом диаметром 0,3 мм. При этом омическое сопротивление катушки равно 216 Ом, а допустимая величина тока 0,4 А. Сверху катушка имеет два зажима для включения в цепь.

В школьных условиях индуктивность катушки может быть определена двумя способами.

1. Наиболее просто и доступно индуктивность катушки опре­деляется с помощью амперметра и вольтметра. При этом уча­щимся необходимо предварительно объяснить, что сопротивле­ние Z катушки для переменного тока выражается формулой:

где R - сопротивление катушки   при постоянном   токе,   L – ее  индуктивность, a w = 2p • f - величина, пропорциональная f, т. е. частоте про­мышленного переменного тока (50 Гц). Определив активное сопротивление R с помощью омметра, а затем, измерив величину тока IЭф в цепи переменного тока и эффективное напряжение на ка­тушке Uэф, находят Z — сопротивление катушки переменному току:

После этого вычисляют индуктивность катушки в генри по формуле:

Применение в данной работе сначала эталонной катушки позволит учащимся убедиться в справедливости описанного спо­соба, а затем воспользоваться им для определения неизвестной индуктивности, например катушки с железным сердечником.

Выполнение работы

Собирают цепь из последовательно соединенной катушки, индуктивность которой требуется опреде­лить, миллиамперметра, ключа и источника переменной ЭДС, зажимов переменного тока на выпрямителе ВС-4-12. Параллель­но катушке присоединяют авометр — вольтметр переменного тока с пределом измерения до 50 В.

Замкнув ключ, измеряют силу тока Iэф и напряжение UЭф на катушке. Например, для катушки КИ-1 получают:

Iэф = 45 мA, а UЭф =18 B. Тогда (Ом)

Подставляют найденную величину сопротивления Z и извест­ное активное сопротивление R = 216 Ом в формулу и находят ин­дуктивность катушки: (Гн)

Повторяют измерения несколько раз при других значениях напряжения и силы тока (для этого пользуются переключателем на выпрямителе) и снова находят индуктивность катушки.

Сравнивая полученные величины с индуктивностью, обозна­ченной на катушке, убеждаются, что они близки к искомой величине, т. е. лежат в пределах допусти­мой погрешности (5 — 7%).

 

После этого определяют индук­тивность той же катушки с вставлен­ным железным сердечником от раз­борного трансформатора и убежда­ются, что индуктивность в этом слу­чае значительно возрастает.

Затем таким же способом опреде­ляют (в качестве упражнения) ин­дуктивность катушки трансформато­ра при замкнутом сердечнике. Ак­тивное сопротивление R определяют при помощи авометра.

2. Индуктивность катушки можно определить и другим спо­собом, воспользовавшись явлением электрического резонанса. В этом случае к указанному выше оборудованию придется доба­вить набор конденсаторов 0,5; 1; 1; 2; 4 и 6 мкФ, выпускаемый Главучтехпромом. В качестве измерителя тока можно восполь­зоваться миллиамперметром или авометром (миллиамперметр переменного тока).

Если соединить последовательно катушку индуктивности с конденсатором С и в эту цепь включить генератор переменного тока, то в цепи возникнут электрические колебания.

Частота этих вынужденных колебаний в общем случае не со­впадает с частотой собственных колебаний цепи, определяемой уравнением:

,

где f — частота колебаний в герцах, L — индуктивность, выра­женная в генри, С — емкость, выраженная в фарадах.

Когда частота собственных колебаний цепи далека от час­тоты генератора, то общее сопротивление цепи велико и ток в ней незначителен.

При сближении частоты собственных колебаний цепи и час­тоты генератора наблюдается увеличение тока, и, когда частоты совпадают, общее сопротивление цепи падает до минимума, а ток становится наибольшим, наступает явление резонанса. При этом, чем меньше омическое сопротивление цепи, тем больше величина тока при резонансе и тем резче выступает явление ре­зонанса.

Чтобы добиться резонанса, можно либо изменять частоту внешнего воздействия, либо изменять собственную частоту кон­тура посредством изменения индуктивности или емкости.

В настоящей работе применяется второй способ, т. е. часто­та генератора остается постоянной (частота сети 50 Гц), а изме­няется емкость цепи при неизменной индуктивности и стабиль­ном входном напряжении. Емкость изменяют включением в цепь разных, но вполне определенных по величине конденсаторов-эталонов.

При этом, измеряя всякий раз величину тока в цепи, полу­чают ряд соответствующих значений тока и емкости конденса­торов.

Построив по полученным результатам измерении резонанс­ную кривую, выражающую зависимость величины тока от емко­сти, определяют по этому графику емкость С, соответствующую резонансу в цепи. Найденное значение емкости подставляют вме­сте с известной частотой 50 гц в приведенную выше формулу и определяют неизвестную индуктивность L. При этом формулу переписывают так:

В данной работе снимать показания и строить всю резонанс­ную кривую нет надобности. Важно лишь сделать несколько отсчетов для точек, расположенных на вершине, а также до и после положения максимума, чтобы можно было убедиться в нормальном ходе процесса и построить вершину кривой. Как видно из предыдущего, емкость в цепи изменяется не плавно, а ступенями. При подходе к резонансу желательно ступени сде­лать мельче, т. е. уменьшить величину подключаемых конденса­торов, например, до 1 или 0,5 мкФ.

Выполнение работы

Собирают цепь из последовательно соединен­ной катушки индуктивности L, величину которой требуется опре­делить, конденсатора С = 4 мкФ, ключа К и миллиамперметра переменного тока. Подключают цепь к зажимам переменного тока 18В на выпрямителе. Замыкают ключ и измеряют ве­личину тока в цепи. Затем вместо конденсатора в 4мкФ присоединяют конден­сатор в 6 мкФ и опять определяют величину тока в цепи.

Далее присоединяют параллельно конденсатору в 6 мкФ еще конденсатор в 2 мкФ. Получают емкость 8 мкФ и опять опреде­ляют величину тока в цепи.

Продолжают измерения тока при 9, 10, 11, 12, 14 мкФ, при­соединяя конденсаторы параллельно друг другу (например, 6 + 2 + 1 = 9; 6+4=10; 6 + 4 + 1 = 11 и т. д.). Результаты измере­ний записывают в таблицу:

№ опыта

Ёмкость С, мкФ

Величина тока  Iэф, мА

1

 

 

2

 

 

3

 

 

4

 

 

5

 

 

 

По полученным данным строят график, из которо­го находят,  максимальное значение тока в цепи (резонанс).

Это значение емкости С подставляют в формулу и находят индуктивность катушки.

Сравнивая полученный результат с индуктивностью, обозначенной на катушке, убеждаются в правильности измерений и вычислений.

Затем вставляют в катуш­ку железный сердечник от разборного трансформатора (одну половину) и повторя­ют, как и в первом опыте, из­мерения величины тока в це­пи при изменении емкости. В этом случае начинать из­мерения следует с конденса­тора в 2 мкФ, а потом вклю­чать 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и 6 мкФ.

Построив резонансную кривую и определив емкость С, соот­ветствующую резонансу, находят по формуле индуктивность ка­тушки с железным сердечником. Убеждаются, что железный сер­дечник значительно увеличивает индуктивность.

Практические замечания

Если в физическом кабинете имеется звуковой генератор, например ГЗ-1, то можно провести измерение индуктивности катушки с применением более высокой частоты, чем 50 Гц. Тогда катушку можно взять с меньшей индуктивностью, а конденсато­ры — с меньшей емкостью. При этом максимум резонансной кривой может быть получен плавным изменением частоты коле­баний генератора.

 

Лабораторная работа №3

Изучение явления резонанса в колебательном контуре

Оборудование: 1) катушка индуктивности в 1 Гн образцо­вая с активным сопротивлением 216 Ом;

2) батареи конденсаторов БК-8, БК-60 и конденсаторы известной емкости 2,4 и 6 мкФ на панелях;

3) миллиамперметр на 100 мА для измерения переменного тока; 4) частотомер вибрационный на предел измерения 48—52 Гц; 5) потенциометр на 100 Ом, градуированный через 2,5 Ом; 6) ключ лабораторный; 7) источник переменного тока напряжением 30В; 8) провода соединительные. Колебательный контур, активное сопротивление которого R, индуктивность L и емкость С, имеет свою собственную частоту.

Если эта частота совпадает с частотой генератора перемен­ного тока, питающего контур, то наступает явление электриче­ского резонанса и ток в контуре заметно увеличивается. При этом индуктивное сопротивление xL = 2pfL становится равным

1

емкостному сопротивлению  т. е. 2pf L =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В этом должны убедиться учащиеся, выполняя данную рабо­ту, и из полученного равенства найти собственную частоту кон­тура:

Кроме того, они должны выяснить, какое значение в контуре имеет активное сопротивление R, которое не входит в это урав­нение, характеризующее колебательный контур.

Выполнение работы

 

Включают частотомер непосредственно в сеть и измеряют частоту переменного тока (f = 50 Гц). Затем собирают установку по схеме, показанной на рисунке, где L — образцовая ка­тушка индуктивости в 1Гн, имеющая активное сопротивление R1 =216 Ом, R2 — сопротивление реостата (потенциометра на 100 Ом), 

С1 — емкость параллельно соединенных батарей конден­саторов и С2 — емкость одного из трех дополнительных конден­саторов 2, 4 или 6 мкФ.

Выводят сопротивление реостата, устанавливают емкость в контуре 45 мкФ и замыкают цепь. Затем постепенно емкость уменьшают от 45 до 4 мкФ. При этом, чтобы получить емкость, например, 23 мкФ, в батарее БК-60 устанавливают емкость 15 мкФ и в батарее БК-8 — емкость 8 мкФ. Или, чтобы получить емкость 7 мкФ, в батарее БК-8 устанавливают емкость 1 мкФ и параллельно батарее присоединяют конденсатор на па­нели емкостью 6 мкФ. Замечают, как ток сначала возрастает и. достигает наибольшей величины, а затем убывает.

Результаты измерений заносят в таблицу:

 

С, мкФ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I, мА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На основании этих наблюдений вы­числяют индуктивное и емкостное со­противления контура при резонансе.

 

Сравнивая полученные результаты, убеждаются, что индук­тивное и емкостное сопротивления — близкие величины. Следо­вательно, собственная частота контура действительно выражает­ся формулой:

Далее выясняют роль активного сопротивления контура при резонансе. С этой целью строят резонансные кривые при трех различных активных сопротивлениях контура: R1 = 216 Ом (ак­тивное сопротивление катушки индуктивности), R2 = 266 ом (со­противление катушки +50 Ом реостата) и R 3 = 316 Ом (сопротив­ление катушки + 100 Ом реостата).

Сначала используют результаты измерений, полученные в первом опыте, когда активное сопротивление контура было R = 216 Ом, и, пользуясь формулой

,

вычисляют частоту собственных колебаний контура при каждом значении емкости. Далее повторяют описанный выше опыт, но ток в контуре измеряют при его активных сопротивлениях — 266 Ом, затем 316 Ом.

Результаты измерений и вычислений заносят в таблицу:

 

R, ом

 

 

С, мкФ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f, Гц    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

216

I, мА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

266

I, мА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

316

I, мА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соответственно этим данным подготавливают на миллимет­ровой или клетчатой бумаге ко­ординатную сетку и вычерчива­ют три графика зависимости величины тока от изменения частоты.

 

 

Изучая полученные графи­ки, учащиеся, во-первых, убеж­даются, что независимо от ве­личины активного сопротивле­ния контура резонанс в нем наступает при одной и той же частоте, в данном случае при I = 50 Гц. Во-вторых, величина активного сопротивления оказывает заметное влияние на кру­тизну ветвей резонансных кривых, т. е., чем меньше активное со­противление, тем острее резонанс.

 

Практические замечания

1.   Вместо образцовой катушки индуктивности в 1 Гн можно воспользоваться разборным  трансформатором Главучтехпрома, обмотка на  127 В этого трансформатора, с хорошо затянутым сердечником, имеет индуктивность 1,3 Гн и активное сопротивление около 11 Ом. При этом собственная частота будет 50 Гц, если в контур ввести емкость 8 мкФ,

2.   Величина тока при резонансе зависит не только от активного сопротивления контура, но и от внутреннего сопротивления источника переменного тока. Поэтому заранее нужно определить, какое наименьшее сопротивление R2 можно ввести в контур, что­ бы величина тока не превышала 100 мА.

3.   К частотомеру типа В80 нужно присоединить проводник с вилкой для включения прибора в сеть.

 

Лабораторная работа №4

 Снятие вольт-амперной характеристики вакуумного диода

 

Оборудование: демонстрационная электронная лампа-диод или какой-либо диод прямого накала, применяемый в радиоустройствах, на панели, вы­прямитель ВУП-1 или другие источники постоянного напряжения на 6,3 и 100 В, реостат на 10 Ом и 2 А, гальванометр от демонстрационного амперметра, вольтметр демонстрационный со специально подобранным дополнительным сопротивлением, ключ, соединительные провода, реостат высокоомный (око­ло 1000 ом).

На рисунке  приведена принципиальная схема собираемой установки. Силу тока в цепи не измеряют, а лишь регистрируют число делений по шкале гальванометра от демонстрационного ам­перметра. В цепи накала ток регулируется реостатом (10 Ом), а потенциометр собран на высокоомном реостате (1000 Ом).

Напряжение, подаваемое на диод, измеряют вольтметром. Если взять демонстрационный вольтметр со шкалой на 15 делений выпуска 1960 г. и позднее, то, подключив к нему дополнительное со­противление 33 кОм, можно получить вольтметр, каждое деление шкалы которого соответствует 10В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При использовании в качестве источника тока выпрямителя ВУП-1 обеспечивается питанием и накал диода и анодная цепь. В этом случае потенциометр не нужен, так как высокое напряже­ние у ВУП-1 регулируется.

Если нет этого выпрямителя, то можно применить любой дру­гой кенотронный выпрямитель или в крайнем случае для накала диода взять батарею аккумуляторов, а для питания анодной цепи использовать выпрямленное напряжение с электрораспределитель­ного щита.

При демонстрации опыта изменяют напряжение в анодной цепи диода, записывают соответствующие показания гальва­нометра. После этого по полученным значениям напряжения Ua и силы тока Iа (по числу делений шкалы) строят график зависимо­сти Iа от Ua при неизменном напряжении накала лампы. Изменив напряжение накала, получают другую зависимость Iа от Uа.

Примерный характер полученных зависимостей показан на рисунке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа №5

Усилительные свойства трехэлектродной электронной лампы

 

Оборудование: 1) электронная лампа 6Н2П (или 6Н1П) на панели с пятью зажимами; 2) авометр школьный; 3) миллиамперметр М45М со шкалами 1,5; 7,5; 15 и 30 мА; 4) вольтметр лабораторный на 6 В; 5) телефо­ны головные высокоомные типа ТОН-2; 6) панель с двумя зажимами и гнезда­ми для телефона; 7) телефон электромагнитный типа ТА-4 с парой соедини­тельных проводников; 8)  потенциометр проволочный приблизительно на 10 кОм, 3 Вт; 9) потенциометр проволочный на 100 Ом, 3 Вт; 10) источник электропитания 220 В постоянного и 6,3В переменного тока; 11) батарея аккумуляторой или другой источник постоянного тока напряжением 4—6 В; 12) провода сое­динительные с наконечниками; 13) камертон и резиновый молоточек для воз­буждения камертона.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнение работы

 

1. Исследование зависимости величины анодного тока от анодного напряжения при различных температурах накала нити.

Нормальными электрическими данными для лампы 6Н2П яв­ляются напряжение накала 6,3В, напряжение анода 250В и анод­ный ток 6-7мА. Соответственно этим данным учащиеся под­готавливают на миллиметровой или клетчатой бумаге координат­ную сетку. Масштаб подбирают так, чтобы предполагаемые предельные значения тока и напряжения были выражены отрез­ками примерно одинаковой величины. Можно, например, по оси ординат (Iа) отложить 20 мм для 1 мА, а по оси абсцисс (Ua) - 10 мм для 20 В.

Затем собирают приборы по схеме.

 

 

 

 

 

 

 

Реостатом накала  устанавливают  нормальное  напряжение  6,3В. Включают вольтметр авометра для измерения анодного напряжения и по­степенно при помощи потенциометра R увеличивают анодное напряжение до 80 В через каждые 20 В. Показания вольтметра и соответствующие им показания миллиамперметра записывают в следующую таблицу:

UH = 6.3 B

UH = 4 B

UH = 3B

Ua, B

Iа, мA

Ua,, B

Iа, мA

Ua,, B

Iа, мA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Закончив измерения, выключают ток и по полученным данным вычерчивают график зависимости величины анодного тока от анодного напряжения при нормальном накале катода. Затем повторяют исследование при напряжениях»на нити накала лампы 4 и 3 B. Чтобы измерить напряжение накала, вольтметр авометра временно отсоединяют от анодной цепи и переключают на предел измерения переменного напряжения в 10 B.

Полученные графики  убеждают учащихся, что при увеличении напряжения на аноде анодный ток сначала увеличи­вается почти пропорционально напряжению, но, достигнув неко­торого значения, остается постоянным (состояние насыщения). Это хорошо видно на нижнем графике (UH=3 B), когда величина анодного тока (Iа) достигает 1A.

Пользуясь графиком анодного напряжения, полученным при нормальном накале катода, можно вычислить внутреннее сопро­тивление Ri лампы. Для этого на прямолинейном участке графи­ка строят характеристический треугольник ABC, из которого сле­дует:

 

 

 

 

2. Исследование   зависимости величины   анодного   тока напряжения на сетке при различных напряжениях на аноде.

В установке для перво­го опыта управляющая сет­ка была присоединена пе­ремычкой к катоду и имела поэтому одинаковый с ни­ми потенциал.

Во втором исследовании потенциал управляющей сетки необходимо менять, поэтому в собранной установке вместо перемычки, соединяющей сетку с катодом к зажимам надо присоединить два проводника с наконечниками. Кроме того, к установке добавить источник постоянного тока напряжением 4 В, потенциометр R1  на 100 Ом и вольтметр V1 на 6 В. Это даст возможность иметь на сетке относитель­но катода потенциалы от -4 до +4 В. Чтобы изменить знак по­тенциала сетки, достаточно поменять местами концы проводни­ков у зажимов источника сеточного напряжения и одновремен­но у зажимов вольтметра V1.

Как и в первом опыте, подают на нить лампы напряжение 6,3 в. Затем изменяют потенциалы на сетке, в пределах от -2 до + 4 В и измеряют величину анодного тока, соответствующую этим, потенциалам при разных напряжениях на аноде, например: 30, 40 и 50 В. Следует иметь в виду, что после каждого изменения потенциала сетки анодное напряжение несколько изменяется. Поэтому необходимо каждый раз заданное анодное напряжение восстанавливать. Результаты измерений заносят в таблицу:

 

Uа=30 B

Uа=40 B

Uа=50 B

Uc, B

Iа, мA

Uc, B

Iа, мA

Uc, B

Iа, мA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По полученным данным вычерчивают кривые зависимости ве­личины анодного тока от напряжения на сетке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исследование полученных характеристик позволяет уста­новить, что изменение анодного тока  может быть вызвано двумя причинами: изменением анодного напряжения  или изменением по­тенциала сетки; по этим данным можно вычислить коэффициент усиления лампы:

Этот важный параметр является числовым выражением эф­фективности действия сетки.

Характеристический треугольник АВС дает возможность при желании вычислить и третий основной параметр лампы – крутизну характеристики:

3. Наблюдение эффекта усиления электронной лампой.

Очень полезно завершить работу с радиолампой практической проверкой выводов, сделанных в предыдущем исследовании. Лам­па используется в качестве усилителя колебаний звуковой часто­ты. Источником звука служит обычный камертон небольшого размера.

Вместо микрофона берут телефонный электромагнитный кап­сюль и снимают с него мембрану; капсюль присоединяют непо­средственно к зажимам на панели головного телефона и подносят к полюсам электромагнита звучащий камертон; в телефоне будет слышен звук, так как стальные ветви камертона, совершая ко­лебания в магнитном поле полю­сов, будут изменять магнитный поток в катушке и тем самым возбуждать переменную ЭДС индукции, а наведенная ЭДС звуковой частоты заставляет зву­чать телефон.

Затем присоединяют телефон­ный капсюль к катоду и сетке лампы, а в анодную цепь включа­ют миллиамперметр, как показано на рисунке.

      При помощи потенциометра подают такое на­пряжение, чтобы анодный ток был 3-4 мА. Закрывают капсюль мембраной и, периодически слегка нажимая на мембрану, наблю­дают изменения анодного тока. После этого вместо миллиампер­метра присоединяют телефоны, а с капсюля, включенного в цепи сетка — катод, снимают мембрану. Если теперь вновь поднести звучащий камертон к полюсам электромагнита, то в телефоне будет слышен звук значительно громче, чем в предыдущем опыте. Этот эффект усиления учащиеся должны уметь объяснить, основываясь на результатах предыдущего исследования. Препо­давателю следует иметь в виду, что наблюдаемое усиление звука зависит не только от вычисленной ранее величины коэффициента усиления лампы, но и от величины сопротивления нагрузки.

 

Практические замечания

1.  В данной работе применена одна из наиболее распространенных ламп — двойной триод 6Н2П, которая используется как одинарный триод. Можно применять и другие лампы, например триод   6Н1П.   Характеристика   этой   лампы   такая: UH=6,3 В, Ua = 250 B, Iа = 8 мА, S = 3,2 мА/В, Ri = 11 кOм, m = 35. Цоколевка ламп показана на рисунке.

 

 

 

 

 

2.  Проволочный потенциометр на 9—10 кOм, 3—5 вт для регулирования анодного напряжения монтируется в пластмассовом корпусе размером 25X70X80 мм.

Лабораторная работа №6

Снятие вольт – амперной характеристики полупроводникового диода

 

Оборудование: 1) полупроводниковый диод Д7Ж, смонтированный на панели с двумя зажимами; 2) батареи аккумуляторов З-НК.Н-10 (2 шт.); 3) миллиамперметр М45М; 4) вольтметр М45М; 5) потен­циометр на 100 ом; 6) ключ; 7) провода соединительные с наконечниками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основная деталь плоскостного полупроводникового диода - монокристаллическая пластинка германия а. К одной из сторон этой пластинки приварена капля индия б. В результате этого в пластинке, имеющей сначала лишь электронную проводимость, возника­ют две разграниченные области с электрон­ной (п) и дырочной (р) проводимостями. На границе этих областей образуется так называемый электронно-дырочный переход (р — п), обладающий односторонней про­водимостью для электрического тока.

Пластинка германия припаяна оловом в к основанию металлического корпуса г, за­щищающего кристалл от внешних воздей­ствий и имеющего контактный вывод д. Второй контактный вывод сделан от капли индия. Он проходит в металлической труб­ке е, вплавленной в стеклянный изоля­тор ж. Выводы диода подведены на панели к двум зажимам, которые обозначены зна­ками + и – .

 

Выполнение   работы

Лабораторная работа с полупроводниковым диодом выполня­ется в два приема. Сначала производят измерения для выясне­ния зависимости прямого тока от величины прямого напряжения, приложенного к диоду, а затем — для выяснения зависимости обратного тока от величины обратного напряжения.

Для первого случая составляют электрическую цепь. Источником тока в этих измерениях служит одна банка из батареи аккумуляторов З-НКН-10. Прямое напряжение на диод подают с помощью потенциометра R. Прямой ток диода измеряют миллиамперметром вначале по шкале 7,5 мА, а затем пользуются шкалами 15 и 30 мА. Вольтметр включают со шка­лой 30.

Перед замыканием цепи скользящий контакт потенциометра ставят в такое положение, при котором напряжение, подаваемое на диод, почти равняется нулю. Затем постепенно увеличивают напряжение на дио­де и несколько раз записывают показания приборов.

Однако для этих измерений, связан­ных с изменением величины тока от на­пряжения по показательному закону, удобнее вначале задавать по амперметру определенные значения величины тока в цепи, а после этого записывать показания вольтметра. Величину тока рекомендуется задавать по логарифмическому закону, например: 1; 1,5; 2; 3; 5; 7; 10; 15; 20; 30 мА. Причем вносить по­правку на ток, который идет через вольтметр, не следует, так как этот ток во много раз меньше прямого тока диода. Результат из­мерений записывают в таблицу:

 

№ п/п

Прямой ток диода, мА

Прямое напряжение на диоде, В

1

 

 

2

 

 

3

 

 

4

 

 

5

 

 

6

 

 

7

 

 

8

 

 

9

 

 

10

 

 

 

Для второго случая, когда изучается зависимость обратного тока диода от величины обратного напряжения, приборы вклю­чают по схеме рисунка. Источником тока здесь служат две батареи аккумуляторов З-НКН-10, включенные последовательно. Напряжение на диод подают с помощью потенциометра R. Изме­ряют напряжение вольтметром по шкале 15 В, а величину тока — миллиамперметром со шкалой 1, 5 мА.

Измерение обратного тока начинают с малых напряжений. Для этого скользящий контакт потенциометра переводят в край­нее нулевое положение. Затем постепенно увеличивают напряже­ние по 1В и каждый раз измеряют величину обратно­го тока диода.

Падением напряжения на миллиамперметре в этих измерениях можно пренебречь, так как сопротивление миллиамперметра значительно  меньше  обратного  сопротивления  диода.   Результаты измерений записывают в таблицу:

 

№ п/п

Обратный ток диода, мА

Обратное напряжение на диоде, В

1

 

 

2

 

 

3

 

 

4

 

 

5

 

 

6

 

 

7

 

 

По числовым данным первой и второй таблиц на миллиметро­вой бумаге строят кривую, представляющую собой вольт-ампер­ную характеристику диода. По оси ординат откладывают ток в миллиамперах, а по оси абсцисс — напряжение в вольтах, причем прямой ток и прямое напряжение считают положительными, а об­ратный ток и обратное напряжение — отрицательными. Обращают внимание, что характеристика прямого тока вна­чале нелинейная, это объясняется уменьшением сопротивления запирающего слоя при увеличении прямого напряжения. При на­пряжении примерно 0,2 В сопротивление запирающего слоя практически исчезает, а сопротивление электронной и дырочной областей почти постоянно, поэтому далее характеристика становится линейной. Прямой ток достигает номинального зна­чения уже при напряжении около 0,3 В.

Величина же обратного тока составляет лишь сотые доли миллиампера и мало зависит от величины обрат­ного напряжения. Это ука­зывает на то, что диод в об­ратном (непропускном) на­правлении имеет очень боль­шое сопротивление, которое увеличивается с возраста­нием обратного напряже­ния.

Благодаря     односторон­ней проводимости диод широко   применяется   для   выпрямления   переменного тока

 

Практические замечания

 

Измерения в этой работе следует выполнять без промедле­ний  Это важно по двум причинам: длительное прохождение тока через диод вызывает нагревание и изменение параметров диода; результаты измерений значительно искажает некоторая «ползу­честь» обратного тока диода.

Все соединения в электрической цепи должны иметь хорошие контакты  В противном случае падения напряжений на контакт­ных сопротивлениях становятся соизмеримыми с величиной пря­мого напряжения на диоде, и показания вольтметра не будут соответствовать истинному значению измеряемой величины.

В результате выполнения работы учащиеся должны получить указанный выше график. Если останется время, то в качестве упражнения, им можно предложить построить график зависимости сопротивления диода в прямом и обратном направлениях от напряжения на диоде, используя при этом числовые данные обеих таблиц.

Можно также предложить учащимся определить контактную разность потенциалов электронно-дырочного перехода диода. Для этого необходимо линейный участок характеристики прямого  тока продолжить до пересечения с осью напряжений. Для исследуемого перехода контактная разность потенциалов будет равна примерно 0,22 В.

При необходимости оборудование для выполнения этой рабо­ты можно заменить другим. Вместо диода Д7Ж взять плоскост­ные диоды Д7А—Д7Е, Д206—Д211, различные селеновые или купроксные столбики. Для измерения токов и напряжений при­менить школьный авометр или авометры типа ТТ-1, Ц-20. Источником тока может служить выпрямитель ВСШ-6 или ВС-4-12М.

При работе с полупроводниковыми диодами необходимо со­блюдать правила их эксплуатации, иначе они выходят из строя.

Приведем наиболее важные параметры диода Д7Ж (для тем­пературы окружающей среды + 20° С):

Обратный ток при наибольшем обратном на­пряжении (среднее значение)        0,3 мА

Наибольший выпрямленный ток (среднее значение прямого тока)                      300 мА

Падение напряжения на диоде при наиболь­шем прямом токе                              0,5  В

 

Лабораторная работа №8

Исследование  транзисторного усилителя  тока

 

Оборудование: 1) транзистор типа МП39—МП42 на панельке, 2) миллиамперметр постоянного тока, 3) микроамперметр постоянного то­ка, 4) резистор переменный 100 Ом, 5) резистор 5 кОм, 6) резистор 1 кОм, 7) батарея типа 3336Л — 2 шт., 8) ключ, 9) соединительные провода.

Исследование транзисторного усилителя тока начинают с измерения обратного тока коллектора. Собирают цепь по схе­ме

 

. Включив источник тока, измеряют обратный ток коллектора при разомкнутой цепи эмиттера. У транзисто­ров типа МП39 — МП41 сила тока К/б не должна превышать 15 мкА, у транзисторов типа МП42 —25 мкА. Больший обрат­ный ток говорит о недоброкачественности транзистора. Чем меньше сила тока К/б, тем доброкачественнее транзистор.

Для измерения коэффициента передачи тока собирают цепь по схеме.

 

 

 

 

 

 

Приступая к измерениям, устанавливают ползунок потен­циометра R1 в крайнее нижнее по схеме положение. Замыка­ют цепь источника тока в коллекторной цепи. Делителем на­пряжения R1 изменяют напряжение на базе транзистора и измеряют силу тока базы Iб. Для каждого значения силы то­ка базы измеряют силу тока коллектора Iк. Вычисляют коэф­фициент передачи тока.

Внимание! При всех измерениях нельзя допускать, чтобы цепь базы транзистора оказалась разорванной по постоянному току. В этом случае возможен пробой р—n-перехода, и тран­зистор выйдет из строя.

 

Лабораторная работа № 9

Сборка и испытание усилителя напряжения на полупроводниковом триоде

 

Вариант 1

Сборка и испытание усилителя постоянного тока на бипо­лярном транзисторе.

Приборы и материалы: биполярный полупроводниковый триод [9, 10], набор резисторов [9, 10], источник питания для практи­кума, высокоомный вольтметр, соединительные провода.

Ход работы

1.  Ознакомьтесь с техническими параметрами и цоколевкой полупроводникового триода.

2.   Соберите усилитель по схеме с общим эмиттером.

3.   Измерьте напряжение на входе и изменение напряжения на нагрузочном резисторе. Определите коэффициент усиления по напряжению.

4.   Убедитесь (путем переключения вольтметра), что изменение напряжения на нагрузочном резисторе равно изменению напряжения между выводами коллектора и эмиттера триода.

 

Вариант 2

Сборка и испытание усилителя постоянного тока на полевом транзисторе.

Приборы и материалы: полевой транзистор типа КП-302В' (с каналом n-типа), нейтральное электромагнитное реле2, источ­ники тока, потенциометр на 200 Ом, потребитель для включения через контакты нейтрального реле, соединительные провода.

Ход работы

1. Начертите схему усилите­ля  постоянного тока с общим
истоком на полевом транзисто­ре. Нагрузкой в цепи стока слу­жит катушка электромагнитно­го реле, а регулируемый поло­жительный потенциал подается на затвор потенциометра.

2. Соберите установку.

3. Определите, при каких значениях напряжения происходит срабатывание и отпускание реле.

 

 

 

 

Лабораторная работа № 10

Амплитудная модуляция. Сравнение модуляции со сложением  колебаний

Амплитудная модуляция электромагнитных колебаний тех­нически осуществляется в процессе их генерации путем подачи дополнительного, модулирующего напряжения либо на сетку (сеточная модуляция), либо на анод (анодная модуляция) ге­нераторной лампы. В описываемом опыте применена анодная модуляция. Генератор колебаний собран на трехэлектродной лампе по трехточечной схеме. Параметры L и С гене­ратора подобраны так, чтобы генератор вырабатывал колеба­ния звуковой частоты (порядка 1 кГц). Эти колебания модули­руются более низкочастотным сетевым напряжением. В каче­стве модулятора используется автотрансформатор, который ре­гулируемой стороной включается в анодную цепь генераторной лампы, а нерегулируемой стороной — в сеть переменного тока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Включение осуществляется с по­мощью переключателя П (положение 1). Этим же переключате­лем автотрансформатор может быть выведен из анодной цепи (положение 2). С помощью ав­тотрансформатора можно изме­нять глубину модуляции, увели­чивая или уменьшая напряжение на его выходе.

В опытной установке может быть использован любой из пред­лагаемых выше коммутаторов. На схеме рисунка  показан КЭШ-1, который установлен не­посредственно на лицевой пане­ли школьного осциллографа (ОЭШ-61). На один из входов коммутатора подается модулирующее напряжение (с автотранс­форматора), на другой — модулированное (с колебательного контура)

Опыт проводят в такой последовательности. Коммутатор ставят в режим низкочастотного переключения, переключатель П — в положение 2. На экране осциллографа видны осцилло­граммы модулирующего и модулируемого колебаний. Затем переключатель П переводят в положение 1, и на экране появляются осциллограммы модулирующего и модулированно­го колебаний. Изменяя с помощью автотрансфор­матора величину модулирующего напряжения, наблюдают, как это влияет на глубину модуляции. Важно модуляции противо­поставить сложение колебаний. Эти два явления учащиеся ча­сто путают. Для этого переключатель Я снова переводят в по­ложение 2, а коммутатор ставят в режим суммирования. На рисунке  показана осциллограмма суммарного колебания, она имеет совершенно другой вид, чем осциллограмма модули­рованного колебания.

 

 

 

 

 

 

 

                                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа №11

Принцип частотной модуляции

 

Оборудование: электронный осциллограф, выпрямитель универсальный, автотрансформатор РНШ, лампа 6НЗП на вертикальной панельке, батарея конденсаторов, соединительные проводники.

Напоминают учащимся, что частота электромагнитных колеба­ний зависит от емкости и индуктивности контура. Поэтому, если бы удалось тем или иным образом изменять индуктивность или емкость по закону модулирующего сигнала, то одновременно изменялась бы и частота колебаний.

Напоминают также, что индуктивность катушки, на­детой на магнитопровод, за­висит от того, намагничен магнитопровод или нет.

После этого собирают ус­тановку по схеме, показан­ной на рисунке. Объяс­няют по схеме, что ток модулирующей частоты, про­ходя через катушку lΩ , изме­няет индуктивность контур­ной катушки в соответствии с модулирующим сигналом, следовательно, частота коле­баний генератора также бу­дет изменяться в соответствии с модулирующим сигналом.

Опыт проводят в следующей последовательности:

а)  Демонстрируют работу генератора в отсутствие модулирующего сигнала.  Усиливают сигнал так, чтобы вершины осциллограммы вышли за пределы экрана. Это необходимо сделать для
того,  чтобы при демонстрации модулированных колебаний учащиеся не заметили изменение сигнала по амплитуде, что не существенно с принципиальной точки зрения и вызывается чрезмерным отклонением частоты от первоначальной.

б) Включают модулирующую катушку (через автотрансформатор) в сеть переменного тока. Меняя ток, протекающий через модулирующую   катушку,   добиваются   получения   осциллограммы   с хорошо заметной частотной модуляцией. Анализируя график частотно-модулированных колебаний, под­черкивают, что их амплитуда постоянна. В этом случае передавае­мая информация заключена в изменениях не амплитуды, а частоты. Поэтому на частотно-модулированные сигналы не оказывают влия­ния всевозможные помехи, которые изменяют амплитуду и не из­меняют частоту.

 

Лабораторная работа №12

Сборка действующих моделей радиоприемников на  полупроводнико­вых приборах

 

Оборудование:    1)   комплект деталей для сборки радиоприемников; S) батарея аккумуляторов 3-HKH-W; 3) антенна; 4) заземление.

Комплект   деталей для   сборки  радиоприемников   содержит:

1.      Два германиевых транзистора типа П14, смонтированных на изолирующих панелях размером 70X50X15 мм с тремя зажимами. Выводы от эмиттера, базы и коллектора соединены с за­жимами без пайки и обозначены на панели соответственно бук­вами Э, Б, К. Коллектор и база у одного транзистора соединены через постоянный резистор порядка 50—100 кОм.

2.      Детектор германиевый точечный типа Д1Ж или Д2Б.

3.      Конденсатор переменной емкости от 15 до 500 пФ.

4.      Конденсатор постоянной емкости 150 пФ типа КСО.

5.      Конденсатор постоянной емкости 1000 пФ типа КСО.

6.      Два малогабаритных электролитических конденсатора типа ЭМ емкостью 5—10 мкФ с рабочим напряжением 10—15 В.

7.      Гнезда для телефона с конденсатором 1000 пФ типа КСО.

8.      Резистор сопротивлением 22 ком типа ВС.

9.   Резистор сопротивлением 470 ком типа ВС.

10.Резистор сопротивлением 1,2 МОм типа ВС.

 

 

 

 

 

 

Детектор и следующие за ним детали, от 3-й до 11-й, смонтированы на отдельных изолирующих панелях с двумя зажимами.

11. Две контурные катушки для длинных волн (ДВ) и средних волн  (СВ). Катушки намотаны на цилиндрическом пласт­ массовом каркасе диаметром 30 мм, укрепленном на изолирующей панели с четырьмя зажимами. Около зажимов на панели сделаны обозначения ДВ и СВ. Катушка длинных волн намотана «внавал» проводом ПЭЛШО-0,14 и содержит 130 витков; ширина намотки - 7 мм. Катушка средних волн намотана в один слой проводом ПЭЛ-0,31 и содержит 72 витка; ширина намот­ки - 25 мм.

12.  Катушка обратной связи на панели (100 витков, провод ПЭЛ-0,45).   Концы   катушки припаяны   к гибким   проводникам с наконечниками под зажимы.

13. Телефонные трубки с оголовьем.

14. Комплект соединительных проводов разной длины с на­конечниками — 23 шт.

Комплект деталей хранится в фанерном ящике.

Выполнение    работы

Основная задача состоит в том, чтобы собрать из готовых де­талей простейшие радиоприемники прямого усиления, руковод­ствуясь принципиальными схемами.

Для контроля собранных приемников учащиеся должны принять радиопередачи ближай­ших радиостанций.

1. Сборка детекторного приемника с усилителем низкой ча­стоты на одном транзисторе.

Вначале из катушки индуктивности L1 и конденсатора пере­менной емкости С2 собирают входной контур приемника. В зависимости от диапазона принимаемых волн в кон­тур включают катушку длинных волн или катушку средних волн. К собранному контуру подключают диодный детектор Д1Ж. По­следовательно с детектором включают нагрузочный резистор R1 а параллельно резистору — блокировочный конденсатор С3, кото­рый необходим для замыкания на землю высокочастотной со­ставляющей продетектированного сигнала.

Включение детектора ко всем виткам катушки контура зна­чительно увеличивает напряжение высокой частоты на детекторе и в то же время мало шунтирует контур, поскольку входное со­противление германиевого диода сравнительно велико.

Усилитель низкой частоты собирают на транзисторе, у кото­рого база и коллектор соединены между собой через постоянный резистор R2 величиной 50—100 кОм. Усилитель подключают к на­грузочному резистору детектора через электролитический конден­сатор С4, который включают в цепь с соблюдением указанной на схеме полярности. Величина емкости этого конденсатора в зна­чительной степени определяет громкость и качество приема.

В коллекторную цепь транзистора включают электромагнит­ные телефоны вместе с блокировочным конденсатором С5, Пита­ние транзистора осуществляется через обмотку телефонов.

С помощью резистора R2 создается начальный ток транзисто­ра, необходимый для смещения рабочей точки на прямолиней­ный участок характеристики транзистора, т. е. обеспечивается не­искаженное усиление сигнала. Этот резистор одновременно создает обратную отрицательную связь по постоянному току, в результате которой осуществляется температурная стабилизация работы транзистора и предупреждается возможная генерация усилителя.

К собранному приемнику подключают заземление и антенну. Последнюю присоединяют к входному контуру через конденса­тор С1, который повышает избирательность приемника и облег­чает прием радиостанций в условиях значительных помех. Кро­ме того, этот конденсатор уменьшает влияние антенны на ем­кость контура и тем самым значительно увеличивает диапазон перекрываемых частот.

В последнюю очередь включают источник питания. Затем, вращая ручку конденсатора переменной емкости, производят на­стройку и прием работающих радиостанций.

2. Сборка детекторного приемника с усилителем низкой частоты на двух транзисторах.

Для более громкого приема к собранному приемнику подклю­чают еще один каскад усиления низкой частоты, собранный по рисунку.

Первый транзистор теперь выполняет роль усилителя напря­жения, а второй — усилителя мощности. Поэтому в коллекторную цепь первого транзистора включают нагрузочный резистор R3, с которого усиленное напряжение низкой частоты подают через электролитический конденсатор С5 на базу второго транзистора. Электролитические конденсаторы С4 и C5 включают в цепь с со­блюдением указанной на схеме полярности.

В выходную цепь второго транзистора включают электромаг­нитные телефоны. Вместо телефонов теперь можно включить громкоговоритель с выходным трансформатором и получить гром­коговорящий прием.

 

 

 

Качество работы двухкаскадного усилителя в большей степени зависит от величины напряжения смещения на базах обоих тран­зисторов. Необходимые смещения создаются с помощью постоян­ных резисторов R 2 и R 4. Эти резисторы создают одновременно отрицательные обратные связи, благодаря которым осуществля­ется температурная стабилизация всего усилителя.

 

Рис 1

3. Сборка приемника на одном транзисторе.

Транзистор может выполнять одновременно функции детек­тора и усилителя. Для этого с базы транзистора необходимо убрать дополнительное отрицательное смещение. Тогда эмиттерный переход будет пропускать усиливаемый ток только одного направления. Когда на эмиттерный переход действует положи­тельная полуволна входного напряжения, транзистор закрыт и ток в коллекторной цепи отсутствует. Во время отрицательной полуволны входного сигнала в цепи базы возникает ток и одно­временно проходит усиленный ток в коллекторной цепи, повто­ряющий форму входного тока. Иначе говоря, транзистор осуще­ствляет детектирование входного сигнала и одновременно его усиление. Принципиальная схема такого приемника показана на рисунке 1. 

 

 

             Рис 2                                               Рис 3

 

Качество работы приемника и прежде всего его избиратель­ность зависят от согласования входного контура с детектором. Входное сопротивление транзистора, включенного по схеме с об­щим эмиттером, невелико. Чтобы ослабить шунтирующее дейст­вие детектора на входной контур и тем самым повысить его избирательность, напряжение высокой частоты подают на базу транзистора только с части витков катушки контура. Так как ка­тушки индуктивности в лабораторном комплекте деталей не име­ют отводов отчасти витков, то при сборке приемника на длинных волнах в качестве катушки связи берут катушку средних волн L2, которую включают в контур последовательно с катушкой длин­ных волн L1, как показано на рисунке. Катушку связи L2 можно включить также по трансформаторной схеме, но при ра­боте приемника на комнатную антенну такая связь может ока­заться недостаточной.

В коллекторную цепь транзистора включают электромагнит­ные телефоны, через обмотку которых проходит усиленная со­ставляющая низкой частоты. Высокочастотная составляющая тока после усиления транзистором проходит через блокировоч­ный конденсатор С3.

С собранным приемником прослушивают работу станций и убеждаются в том, что громкость и избирательность его выше, чем приемника с диодным детектором и усилителем низкой частоты на одном транзисторе. Последнее объясняется малой величиной входного сопротивления транзисторного детектора.

4. Сборка регенеративного приемника на одном транзисторе.

Для увеличения чувствительности и избирательности прием­ника, собранного на одном транзисторе, применяют положитель­ную обратную связь, т. е. передачу части энергии из коллекторной цепи в колебательный контур. Принципиальная схема такого приемника показана на рисунке 2.

Для получения положительной обратной связи параллельно коллекторной цепи транзистора включают через конденсатор С3 катушку L3 и индуктивно связывают ее с катушкой L1 входного контура. При этом замечают, что чувствительность и избиратель­ность регенеративного приемника оказываются наилучшими, ко­гда связь установлена у самого порога генерации, т. е. когда до­статочно малейшего изменения положения катушки обратной связи, чтобы приемник начал генерировать, самовозбуждаться. В телефоне приемника в этот момент возникает резкий свист. Приемник превращается в небольшой передатчик и через свою антенну излучает в эфир вредные для других приемников коле­бания. Поэтому вводить обратную связь следует плавно, не пе­реходя порога генерации. Следует иметь в виду, что всякое изме­нение положения катушки, обратной связи влияет на настройку приемника, что особенно заметно при приеме дальних станций.

Во время испытания приемника обращают внимание на то, что дополнительное усиление, которое создает положительная обратная связь, тем заметнее, чем слабее приходящий сигнал.

В случае если приближение катушки обратной связи к катуш­ке контура приводит к уменьшению громкости передачи, то ка­тушку обратной связи следует подносить другой стороной.

Дальнейшим улучшением приемника является добавление усилителя низкой частоты.

5. Сборка регенеративного приемника на двух транзисторах.

      Приемник собирают по схеме, изображенной на рисунке. Первый транзистор в приемнике выполняет функции детектора и предварительного усилителя низкой частоты; второй транзистор является усилителем мощности. Резистор ri служит нагрузкой первого транзистора, а резистор R2 по-прежнему создает необхо­димый режим работы второго транзистора и обеспечивает его температурную стабилизацию. Выбранное положение рабочей точки на характеристике транзистора удерживается за счет отри­цательной обратной связи по постоянному току. Усилитель низкой частоты подключают к регенеративному приемнику с помощью электролитического конденсатора С4

  

 

Рис 4

Собранный приемник испытывают в работе: отмечают значи­тельное повышение громкости передачи и возможность приема более удаленных станций.

6. Сборка приемника с усилителях высокши и низкой частоты.

В рассмотренных выше приемниках высокочастотные колеба­ния с колебательного контура подавались непосредственно на де­тектор и усилению подвергались уже отдетектированные колеба­ния низкой частоты. Но дальние и слабые радиостанции создают на входном контуре очень малые напряжения. Между тем для нормальной работы детектора к нему необходимо подвести срав­нительно большое напряжение высокой частоты. Поэтому для приема слабых сигналов их приходится усиливать до детектора с помощью усилителя высокой частоты.

Схема такого приемника приведена на рисунке.

Приемник имеет входной колебательный контур, усилитель вы­сокой частоты, диодный детектор и усилитель низкой частоты.

 

Рис 5.

Входной контур собирают также из двух последовательно со­единенных катушек для длинных и средних вали с отводом от ка­тушки средних волн, как это указано в приемнике на одном тран­зисторе.

Чтобы первый транзистор поставить в режим усилителя вы­сокой частоты, на базу его через резистор R\ подают небольшой величины отрицательное напряжение, необходимое для смещения рабочей точки на прямолинейный участок характеристики. Для разделения цепи смещения по постоянному току связь контура с транзистором осуществляют через конденсатор С3,  емкость ко­торого  лучше увеличить до  10 тыс. пФ. В качестве нагрузки вклю­чают резистор R2. С этого резистора усиленное напряжение вы­сокой частоты через переходный конденсатор C^ подают на диод­ный детектор Д1Ж, нагрузкой которого служит резистор R3.

Усилитель низкой частоты собирают на втором транзисторе и включают к нагрузочному резистору детектора с помощью элек­тролитического конденсатора С$. Необходимое смещение на базе второго транзистора создается резистором ^4, включенным меж­ду базой и коллектором транзистора.

Нагрузкой усилителя служат электромагнитные телефоны. Конденсатор С6 шунтирует обмотку телефона по высокой часто­те, что улучшает качество звучания.

Собранный приемник проверяют в работе и убеждаются в том, что он обладает повышенной чувствительностью и позво­ляет принимать дальние радиостанции.

Практические   замечания

В этой работе обязательным следует считать сборку приемни­ков 1, 3, 4, 6. Сборку других приемников следует давать только в качестве упражнений для сильных учащихся.

Собирая приемники, надо обращать внимание на контактные соединения (они должны быть всегда надежными) и качество со­единительных проводов. Вместо транзисторов П14 описанные приемники можно собирать на транзисторах типа П13 — П15, П16 — П16Б, П20, П21, П25, П26, МП41 и др.

Транзисторы во всех каскадах включают по схеме с общим эмиттером. Для сплавных транзисторов эта схема является основ­ной и наиболее целесообразной при сборке простейших приемни­ков. Сплавные транзисторы, включенные по такой схеме, дают весьма высокое усиление по току, напряжению и мощности, хо­рошее согласование каскадов и устойчивость их в работе. Важ­ным преимуществом этой схемы является также питание прием­ников от одного источника — батареи аккумуляторов или бата­реи гальванических элементов для карманного фонаря.

            При включении транзисторов в цепь вывод базы присоеди­няют первым, эмиттер соединяют с положительным полюсом ис­точника, а коллектор — с отрицательным полюсом. Источник питания включают в последний момент, когда приемник собран и проверен по схеме. Все переключения производят при отклю­ченном источнике питания.

 

Лабораторная работа №13

Комплект  блоков для сборки простых приемников
на транзисторах

 

Начинать изготовление радиоприемников на транзисторах  нужно с простейших усили­телей на одном-двух транзисторах. Мы предлагаем собрать усили­тели и другие узлы приемников в виде отдельных блоков. Это даст возможность собирать приемники по различным схемам и приме­нять тот или иной приемник в зависимости от условий приема и имеющихся в наличии деталей.

Изготовим  и проверим в работе такие блоки: 1) маг­нитная антенна; 2) усилитель высокой частоты на одном транзисторе; 3) усилитель высокой частоты на двух транзисторах; 4) усилитель низкой частоты на одном транзисторе; 5) усилитель низкой частоты на трех транзисторах.

Рассмотрим методику и технику изготов­ления, налаживания и использования бло­ков. Все блоки собираются на панелях из текстолита, эбонита, органического стекла или другого диэлектрика, снабжаются клеммами для соединения друг с другом и с другими деталями и источниками питания.

Магнитная  антенна.     Для   изготовления магнитной антенны используется ферритовый стержень диаметром 8 мм и длиной 110 мм. Катушка L4 наматывается проводом в любой изоляции диаметром 0,15—0,25 мм внавал при­мерно в средней части стержня. Длина намотки 40—50 мм. Катушка имеет 220 витков, отвод сделан от сотого витка (часть катушки а).

Конденсатор С переменной емкости имеет емкость от 5 до 375 пФ. При использовании этого конденсатора отвод можно не делать. В этом случае антенна будет работать и на длинных и на средних волнах. Если же использовать конденсаторы типа КПК-2 (полупеременные) емкостью 25—150, 50—175 пФ, то отвод необходимо сделать. Тогда на длинноволновом диапазоне используется вся катушка, а на средневолновом — часть катуш­ки а (переключатель П замыкает накоротко часть катушки б).

Катушка L2 наматывается на бумажном цилиндре виток к витку таким же проводом, как и катушка L1, с таким расчетом, чтобы ее можно было перемещать по свободной части стержня для выбора оптимальной связи между катушками L1 и L2. Нужно иметь в виду, что магнитная антенна имеет сильную направленность. Стержень размещается в горизонтальной плоскости перпендикулярно к на­правлению на принимаемую радиостанцию.

Усилитель высокой частоты на одном транзисторе. Для приема сигналов радиостанций на магнитную антенну необходимо изго­товить усилитель колебаний высокой частоты. Схема усилителя на одном транзисторе типа П401 (П402, П403, П411) изображена на рисунке 92. При налаживании усилителя на его вход подключается катушка L2 магнитной антенны, а на выход — детектор (диод ти­па Д1, Д2, Д9) и телефоны. Все описанные установки питаются от батареи для карманного фонаря или от другого источника напря­жением 3—5 в. Диод Д включается в направлении, показанном на рисунке 93. К магнитной антенне через конденсатор С емкостью 20 — 100 пФ присоединяется комнатная или наружная антенна. Настраивается приемник на одну из радиостанций. Подбором ве­личины отрицательного смещения на базе транзистора при помощи подбора сопротивления R*1 передвижением катушки L2 по свободной части стержня можно добиться наибольшей громкости прие­ма. После этого наружную антенну можно отключить и настроить магнитную антенну и усилитель более тщательно.

 

 

 

 

 

 

Усилитель колебаний высокой частоты на двух транзисторах. Для приема более удаленных или менее мощных станций изготов­ляется усилитель высокой частоты по схеме рисунка 94. Вместо триодов Т1 и Т2 типа П401 можно использовать транзисторы типов П402, П403, П410, П411. Величины емкостей С1, С2, С3 могут быть в пределах от 3000 до 10 000 пФ. Настраивается усилитель так же, как и усилитель на одном триоде. Чувствительность приемника с таким усилителем значительно больше, чем с усилителем на одном транзисторе. В этом случае при настройке можно обойтись без внешней антенны.

Усилитель колебаний низкой частоты на одном транзисторе. Сопротивление R 4 имеет величину в пределах 8—12 кОм, а величина сопротивления R*2 подбирается при настройке усилите­ля. Электролитический конденсатор С имеет емкость 0,5—5,0 мкФ. Транзистор типа П13, П14, П15, П16, П25.

                                   

 

При налаживании усилителя на его вход подаются колебания звуковой частоты с гнезд детекторного приемника или усилителя колебаний высокой частоты С детектором. Прием ведется на телефо­ны. Налаживание усилителя сводится к подбору величины отри­цательного смещения на базе транзистора при помощи подбора ве­личины сопротивления R*2 (по наибольшей громкости приема). При большой громкости приема на выход усилителя вместо теле­фонов можно подключить трансляционный динамик любого типа.

Усилитель колебаний низкой частоты на трех транзисторах. В выходном каскаде усилителя применен мощный тран­зистор типа П201А (П201— П203), который дает возможность вести прием на динамический громкоговоритель типа 0,5ТД-14 (соп­ротивление звуковой катушки 28 ом) без выходного трансформа­тора. Можно использовать и динамики других типов. Если вести при­ем на капсюль типа ДЭМ-4М, то вместо транзистора типа П201А можно применить транзисторы типа П13—П16, П25.

Транзисторы Т1 и Т2 типа П13—П16. Величины сопротивлений R*2 и R*4 подгоняются при налаживании усилителя. Величины электролитических конденсаторов могут отличаться от приведен­ных в схеме, при этом работа усилителя не ухудшается.

Усилитель можно использовать как в переносных или карман­ных приемниках, так и для воспроизведения грамзаписи.

 

Схемы приемников, которые можно собирать при помощи блоков

 

1) Детекторный приемник с усилителем колебаний низкой частоты на одном  или трех транзисторах.

2) Приемник с магнитной антенной, усилителем   высокой частоты на одном транзисторе и усилителями низкой частоты на одном или трех транзисторах.

3) Приемник с магнитной антенной, усилителем высокой частоты на двух транзисторах и усилителями низкой частоты на одном  или трех транзисторах.

 

Лабораторная работа №14

Демонстрация принципа передачи и воспроизведения изобра­жения.

 

Для демонстрации способа получения телевизионного изоб­ражения в условиях школьной лаборатории наиболее удобен метод освещения предмета бегающим лучом. Как известно, по этому спо­собу предмет, изображение которого предполагается превратить в электрические сигналы, освещается узким лучом, который «бе­гает» по нему, освещая его строка за строкой, например, слева напра­во и одновременно передвигаясь сверху вниз. Свет, отраженный от предмета или частично поглощенный предметом, если освещение де­лается проходящим светом, попадает на фотоэлемент и превращается в импульсы электрического тока. Воспроизводится изображение обычным способом.

В качестве «бегающего» луча в данном эксперименте исполь­зуется светящееся пятно, оставленное на экране осциллографа элект­ронным лучом. Предмет (силуэт геометрической фигуры) приклады­вается вплотную к экрану осциллографа. Фотоэлемент располагает­ся перед экраном. Импульсы тока с фотоэлемента подаются на уси­литель, откуда поступают на модулирующий электрод второго ос­циллографа. Чтобы осветить построчно всю площадь предмета, т. е. получить растр, нужно подать на отклоняющие пластины передаю­щего осциллографа два напряжения с большим соотношением час­тот (в описанном эксперименте 10—15). В качестве одного из откло­няющих напряжений берется напряжение развертки самого пере­дающего осциллографа. Оно осуществляет развертку луча по гори­зонтали. Для развертки по вертикали используется напряжение развертки приемного осциллографа. Чтобы развертки в обоих ос­циллографах были синхронны, развертка приемного осциллографа осуществляется также. Таким образом, горизонтальная развертка передающего осциллографа является одновременно вертикальной разверткой в приемном осциллографе, а горизонтальная разверт­ка приемного осциллографа служит вертикальной разверткой в пе­редающем осциллографе. При таком способе развертки изображение предмета получается зеркальным и повернутым в плоскости на 90°, что для демонстрации не имеет какого-либо существенного зна­чения.

Ниже даны конкретные указания для демонстрационного экспе­римента при помощи двух осциллографов ЭО-7, фотоэлемента ЦГ-4 и усилителя низкой частоты школьного типа.

Прежде всего нужно сделать в каждом осциллографе отвод от генератора горизонтальной развертки. В осциллографах ЭО-7 отводы делаются от анодов тиратронов ТП-0,1 через сопротивления 300 ком и выводятся на переднюю панель, рядом с сигнальной лампочкой или в другое удобное место. Для питания фотоэлемента используется выпрямитель усилителя низкой частоты. Схема сое­динений показана на рисунке. Здесь точки А—выводы генера­торов  развертки  осциллографов;  точка 1 подключается ко второму конденсатору фильтра выпрямителя УНЧ; точка 2 подключается к гнезду М на задней панели приемного осциллографа (модулятор). Гнезда Ад — адаптерный вход усилителя; Л — выход усилителя (10—20 В).

Ручки осциллографов рекомендуется установить в следующем положении: 1) «ослабление»— 1: 100; 2) диапазон частот –130 - 500 для передающего осциллографа и 7 - 30 для приемного осцил­лографа; 3) частота—плавно 5 - 6; 4) амплитуда синхронизации - 0. Тумблеры на задней панели осциллографов находятся в обыч­ном рабочем положении.

Из черной непрозрачной бумаги вырезается геометрическая фи­гура (треугольник, квадрат, прямоугольник) размером около 10 х 10 мм и приклеивается или укрепляется непосредственно к экрану передающего осциллографа. Перед предметом устанавли­вается на штативе фотоэлемент.

Установку налаживают в следующей последовательности: ос­циллографы включают в сеть; после появления луча ручками уси­ления X и Y добиваются размера растра на передающем осцилло­графе около 20 X 20 мм, на приемном осциллографе — около 70 х 70 мм. Ручками установки X и Y на передающем осциллографе растр устанавливают так, чтобы предмет находился посередине светящегося квадрата. Включают УНЧ и, подбирая усиление и из­меняя положение фотоэлемента, добиваются появления изображе­ния на приемном осциллографе. Изменяя частоты разверток и яр­кость, находят оптимальные условия, при которых изображение наи­более четко.

Если увеличить немного растр на передающем осциллографе, то можно передавать изображения движущихся предметов, напри­мер кусачек (открываются и закрываются) и др.

Следует отметить, что при использовании в качестве видеоуси­лителя усилителя низкой частоты (УНЧ) невозможно получить вы­сокую четкость изображения из-за ограниченной (как снизу, так и сверху) полосы пропускания. По этой же причине изображения фигур с острыми углами получаются недостаточно четкими.

 

 

 

 

 

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Практическая работа №1

Выпрямитель для демонстраций и лабораторных работ

 

В специализированной школе-интернате при Ленинградском государственном университете была разработана схема выпря­мителя для проведения демонстраций и лабораторных работ. Эта конструкция прошла длительное испытание в ус­ловиях школы и доказала свою надежность.

Выпрямитель собран по мостовой схеме на четырех диодах тина Д7Г (или Д7Д, Д7Е, Д7Ж, Д203, Д204, Д205, Д2П, Д222, Д226).                                  .

Схему подключают к сети переменного тока напряжением 220 В через нелинейное сопротивление R - электрическую лам­пу накаливания (на напряжение 220 В). Мощность лампы зави­сит от потребляемого выпрямленного тока и типа диодов. При потребляемом токе 20—50 мА, что соответствует нормальным токам при радиотехнических опытах, мощность лампы не долж­на превышать 50 Вт. При таком токе нить накаливания лампы имеет невысокую температуру и, следовательно, небольшое со­противление, что не мешает работе выпрямителя.

Каждый из диодов допускает максимальный ток до 100 мА, следовательно, при мостовой схеме на выходе ток не может превышать 200 мА. При таком токе лампа накаливания уже «горит» на полную мощность, сопротивление ее увеличивается и напряжение сети оказывается приложенным почти полностью к лампе.

Таким образом, при коротком замыкании диоды оказывают­ся защищенными, а лампа накаливания сигнализирует о замы­кании.

Подбором нелинейного элемента — лампы соответствующей мощности — можно обезопасить и электроизмерительные при­боры, применяемые в эксперименте. Например, измерение анод­ного тока триода производится при помощи миллиамперметра

с пределом измерения 50 мА. Миллиамперметр выдерживает кратковременную трехкратную перегрузку — ток 150 мА. Лам­па накаливания мощностью 40 Вт, рассчитанная на напря­жение 220 В, будет при таком токе «гореть» на полную мощ­ность. Даже при случайном присоединении миллиампер­метра прямо на выход выпря­мителя измерительный прибор из строя не выйдет.

На выходе мостовой схемы получается выпрямленное напряжение (до 300 В) со значи­тельными пульсациями. Для сглаживания пульсаций установлен  конденсатор С  емкостью  не менее   30 мкФ и рабочим напряжением 300 В.

Параллельно конденсатору в схеме установлен делитель на­пряжения,  образованный    переменным   резистором   R1 = 3 кOм (1 Bт) и постоянным резистором  R2 = 15 кOм  (6 Bт). Задача делителя двоякая:

после отключения выпрямителя от сети он должен  возможно  быстрее разрядить конденсатор (t=0,5 сек);

с помощью переменного резистора R1  можно получать вы­прямленное напряжение в пределах от 0 до 30—40 B.

Выпрямитель удобно смонтировать на гетинаксовой либо на какой-нибудь другой изолирующей плате.

Для получения регулируемого выпрямленного напряжения 50—300 в в качестве источника переменного напряжения ис­пользуют автотрансформатор РНШ. В этом случае выпрямитель удобно выполнить в виде приставки, закрепляемой непосредст­венно на выходных клеммах РНШ.

 

 

 

 

Практическая работа № 2

Сборка  и  испытание  стабилизатора  напряжения

 

Вариант 1

Сборка и испытание стабилизатора напряжения на полупро­водниковом термисторе.

Приборы и материалы: полупроводниковый термистор [201, вольт-амперная характеристика и технические данные термистора, набор резисторов [9, 10, 11], соединительные провода, вольт­метры — 2 шт., реостат ползунковый, потребитель стабилизиро­ванного напряжения, источник питания.

Ход работы

1.   Начертите   схему   стабилизатора.   На   схеме   изобразите способ подключения на выходе  cтабилизатора потребителя ста­билизированного напряжения, а также вольтметров на входе и
выходе стабилизатора.

2.   По вольт-амперной характеристике термистора определите рабочую   точку,   угловой   коэффициент    (tgoc)    прямолинейной (рабочей)  части падающего участка характеристики и границы
этого участка.

3.   Рассчитайте значения сопротивлений компенсирующего и гасящего резисторов.

4.   Рассчитайте границы изменения напряжения на входе ста­билизатора, в которых осуществляется стабилизация.

5.   Произведите испытание стабилизатора, т. е., изменяя с по­мощью потенциометра входное напряжение в указанных (см. п. 4) границах,   проследите   за   показаниями   вольтметра   на   выходе
стабилизатора  (напряжение на выходе должно при этом оста­ваться постоянным).

 

Вариант 2

Сборка и испытание стабилизатора напряжения на полупро­водниковом диоде.

Приборы и материалы: полупроводниковый диод (его техни­ческие данные, вольт-амперная характеристика) и приборы и ма­териалы из варианта 1, исключая термистор.

Ход работы

1.Начертите схему стабилизатора. Изобразите при этом спо­соб подключения потребителя и вольтметров на входе и выходе стабилизатора.

2.По вольт-амперной характеристике диода определите про­бивное  напряжение,  которое  будет стабилизируемым.  Рабочий ток диода выберите равным половине максимального значения
его обратного тока.

3.Определите номинальный ток в  цепи  потребителя.

4.Рассчитайте значение сопротивления гасящего резистора.

5.Рассчитайте границы колебаний входного напряжения,  в которых будет происходить стабилизация.

6.Произведите испытание стабилизатора: изменяя напряже­ния на входе в указанных (см. п. 5) границах, проследите за по­казаниями вольтметра на выходе (напряжение на выходе должно
оставаться постоянным).

 

Практическая работа №3

Универсальный усилитель постоянного тока

 

Усилитель имеет два каскада усиления с гальванической связью. В первом каскаде усилителя применяется любой мало­мощный транзистор, например, типа П13, П14, П15. База первого транзистора соединена с положительным полюсом источника тока через потенциометр R1, а с эммитером соединено сопротивление р -  п перехода второго транзистора, так что создается положитель­ное смещение на базе первого транзистора, и оба оказываются закры­тыми. При подаче отрицательного тока смещения на базу первого транзистора оба транзистора открываются. В коллекторе второго транзистора включена катушка электромагнитного реле (типа РПН, РКН). Для определения возможности применения реле для данной схемы необходимо присоединить его к источнику тока на­пряжением 8-9 В. Если реле срабатывает и ток катушки не превышает 15 мА, то можно применить транзисторы П13 - П15. Если ток катушки превышает 15 мА, то необходимо применить транзис­торы П201-П203. Сопротивление катушек реле должно быть 100- 500 Ом.

Усилитель имеет два входа. Первый вход используется для высокоомных параметрических датчиков - фотоэлемент, фотосопро­тивление, термосопротивление. Второй - для генераторных датчи­ков - селеновый фотоэлемент и др.

Общий коэффициент усиления по току k = β1β2, где β1 и β2 - коэффициенты усиления применяемых транзисторов. Используя в схеме транзисторы даже с малыми β, можно получить большие коэффициенты усиления реле. Если, например, ток срабатывания реле Iср = 10 мA β1 = β2 =20, то реле срабатывает при входном токе усилителя:

= 0,025 мА.

Использование усилителя для фотореле. Для сборки фотореле достаточно к входу / подключить фотосопротивление ФСК-1. При отсутствии фотосопротивления можно на вход включить транзистор типа П13 со срезанным колпачком. Эмиттер «фототранзистора» в этом случае соединить с базой первого транзистора. С помощью переменного сопротивления R1 можно в больших пределах изменять чувствительность усилителя фотореле.

Термореле  и  терморегулятор.  Включив  к  входу 1  термосопро­тивление   типа   ММТ  (R = 50-200 кОм), легко продемонстрировать термореле. Использовав нормально замкнутые контакты реле для управления лампой и поместив термосопротивление над ней, можно наблюдать периодическое включение и выключение лампы, показы­вающее, что температура термосопротивления и окружающего про­странства изменяется от Т1 до Т2 в небольших пределах. С помощью R1 можно отрегулировать необходимое значение, которое будет автоматически поддерживаться терморегулятором (не более 120° С).

 

 

 

 

 

 

 

Усилитель реле при этом не должен нагреваться. Вместо термосоп­ротивления можно применять транзистор.

Практическая работа №5

 

Сборка и испытание лампового генератора электромагнитных колебаний

 

Оборудование: универсальный трансформатор, батарея конденсаторов, выпрямитель, триод 6НЗП на вертикальной панели, электронный осцилло­граф, механический коммутатор.

Ламповый генератор представляет собой автоколебательную систему. Поэтому из большого числа схем ламповых генераторов выбрана такая, в которой наиболее отчетливо видны основные элементы любой автоколебательной системы: контур, прямая и обрат­ная связь, источник энергии, клапан.

Собрав установку по одной из схем, показанных на рисунке, демонстрируют наличие электромагнитных колебаний в контуре и объясняют назначение основных узлов генератора.

Для успешной работы генератора важное значение имеет пра­вильный подбор фазы обратной связи.

 

Чтобы в контуре возникли незатухающие электромагнитные колебания, недостаточно поступ­ления энергии в контур. Нужно, чтобы эта энергия поступала в такт его собственным колебаниям в момент нарастания тока в контуре. Нарушение этого условия приводит к немедленному затуханию ко­лебаний.

Повернув катушку обратной связи на 180°, показывают, что при неправильном подборе фазы обратной связи колебания в кон­туре не возникают. Поставив катушку обратной связи в первона­чальное положение, наблюдают устойчивую работу генератора.

Для полноты объяснений надо показать также, что на работу генератора незатухающих колебаний влияет и степень связи между контурной катушкой и катушкой обратной связи. Для этого отно­сят катушку обратной связи от контурной катушки и наблюдают сначала уменьшение амплитуды колебаний, а затем и срыв колеба­ний в контуре.

На основании проделанных опытов делают вывод, что обратная связь в генераторе автоколебаний должна удовлетворять двум условиям:

1.   Напряжение на управляющей сетке лампы должно изменять­ся в противофазе с анодным напряжением. Такая обратная связь на­зывается положительной. Это — фазовое условие работы генератора, при его соблюдении поступление энергии  в   контур   происходит
в такт со свободными колебаниями в момент их нарастания.

2.   Величина обратной связи должна быть достаточна для получения незатухающих колебаний. Это — амплитудное условие работы генератора, его соблюдение обеспечивает равенство поступающей
за период в контур энергии от источника общим потерям энергии в контуре за это же время.

Механизм работы генератор а можно объяснить следующим образом:

а) При замыкании ключа К через лампу Л проходит ток, который заряжает конденсатор колебательного контура Ск.

б)  В контуре возникают свободные колебания, частота которых зависит от параметров контура и определяется по формуле

 

в) Через катушку  контура LK протекает переменный ток раз­ряда и заряда конденсатора. Вокруг катушки возникает переменное магнитное поле.

г)  Переменное магнитное поле, возникшее вокруг катушки контура, индуцирует в катушке обратной связи LCB переменное электрическое поле.

д)        Переменное электрическое поле, возникшее в катушке обратной связи, будучи приложено к участку катод — сетка, вызывает пульсации анодного тока.

е)  Пульсирующий анодный ток подзаряжает конденсатор кон­тура.   Колебания в контуре становятся незатухающими.

 

 

 

 

 

 

В классах с сильным составом учащихся целе­сообразно показать   ос­циллограмму    процесса установления колебаний в  генераторе.   Для это­го  отключают катушку обратной   связи   от уп­равляющей сетки лампы и  на экране осциллог­рафа наблюдают    крат­ковременную осциллог­рамму затухания колебаний.   Присоединив    катушку     обратной связи к управляющей сетке,   на экране   осциллографа наблюдают кратковременную осциллограмму   установления    колебаний.

Объясняют учащимся, что если многократно с одной и той же частотой подключать и отключать катушку обратной связи от уп­равляющей сетки, то можно наблюдать осциллограмму, состоящую из трех частей: 1 — осциллограмма установления колебаний при присоединении катушки, 2 — осциллограмма установившихся ко­лебаний в промежутке пока катушка подключена и 3 — осцилло­грамма затухания колебаний после отсоединения катушки.

Включают в цепь сетки параллельно катушке обратной связи механический коммутатор (клеммы 1—8). Подав на двигатель коммутатора напряжение из сети через ЛАТР, подбирают необходи­мую частоту и убеждаются в справедливости сказанного.