Експеримент с неонова светлина
Сред другите устройства, които използват светещ разряд, най-подходящ за експерименти у дома е неонова крушка, например от типа TN-02-2.
Ето основните му характеристики: напрежението, при което мига разрядът, е не повече от 85 V, максималният работен ток е 0,25 mA. На фиг. 1 показва външния вид на такава крушка и нейното условно изображение в диаграмите.
Когато е свързан към DC верига, свържете основния корпус към положителния полюс на източника на ток, а долния му край към отрицателния.
Преди да преминете към по-сложни експерименти, направете два много прости. Вземете гребен и го прокарайте енергично през косата си няколко пъти. Сега, като държите крушката с една ръка върху основата, докоснете долния й край с гребен. За много кратко време в него ще мига разряд. Ако разтриете ебонитна пръчка с вълна, можете да нарисувате долния извод на крушката по нея и разрядът ще мига няколко пъти.
Вторият от простите експерименти е производството на сонда. В него ще светне крушка, за да покаже, че към контакта има напрежение. Схемата на такава сонда е показана на фиг. 2. Съпротивлението R трябва да бъде 47 kOhm ÷ 1,5 mOhm, за да осигури желания ток във веригата. Когато включите сондата и крушката светне, погледнете по-отблизо пространството между нейните електроди. Цветът на сиянието зависи от състава на газа в крушката и може да бъде червен или червено-оранжев. Той е разпределен неравномерно между електродите - ясно се вижда слой от светещ газ близо до катода на лампата. Чрез промяна на съпротивлението в горните граници можете да видите промяна в яркостта на сиянието.
След прости експерименти можете да започнете да изучавате някои от характеристиките на електрическата крушка. За да направите това, е необходимо да сглобите веригата, показана на фиг. 3. Към точките A и B е свързан източникDC напрежение с ниска мощност. Това могат да бъдат батерии, свързани последователно, индустриален или домашен токоизправител (вижте например в книгата: Борисов В. Г. Млад радиолюбител. - М., 1974). Волтметърът V има граница на измерване 150 V, максималното съпротивление на потенциометъра R = 47 kOhm. Когато напрежението върху крушката се увеличи, през нея първоначално протича много малък тъмен ток и съпротивлението на крушката е високо. При определено напрежение U запалване, тлеещ разряд пламва. За крушки тип ТН-02-2 Запалване ≃ 80 V. В този момент съпротивлението на крушката намалява, токът се увеличава и напрежението пада: Uразряд ≃ 60 V. Премествайки копчето на потенциометъра по-нататък, ще забележите, че показанията на волтметъра не се променят. В този случай токът се увеличава и разрядът обхваща все по-голяма площ от катода.
Ако приложите още повече напрежение към електрическата крушка (което не може да се направи в нашата верига), в нея мига дъгово разреждане и електрическата крушка се повреди.
Като се има предвид, че напрежението, при което възниква разрядна светкавица в неонова крушка, е по-високо от нейното работно напрежение, може да се направи прост генератор на колебания с помощта на електрическа крушка. Принципната му диаграма е показана на фиг. 4а. Или токоизправителят, използван в предишния експеримент, или много прост, полувълнов токоизправител (фиг. 4b) може да бъде свързан към точки A и B. Генераторът работи по следния начин.
В момента на включване във веригата на капацитет C1, генераторът започва да се зарежда през съпротивленията R1 и R2. Електрическата крушка не свети (нейното съпротивление може да се счита за безкрайно голямо). Напрежението върху плочите C1 нараства с времето t по закона U = U0(1 − l − t/R C), където U0 е напрежението в мрежата, R = R1 + R2, C = C1 и l е основата на естествените логаритми - число равно на 2,72.
Когато U стане равно на Uignition,лампата ще мига, нейното съпротивление ще намалее рязко и капацитетът ще започне да се разрежда.
Този процес протича с много по-бърза скорост от зареждането и продължава, докато напрежението в кондензатора спадне до U гасене. Лампата ще изгасне и цикълът ще се повтори отново. На екрана на осцилоскопа можете да видите картина, подобна на тази, показана на фиг. 5.
Чрез промяна на стойността на капацитета C1 и съпротивлението R2 можете да получите различна честота на мигане на лампата.