Эрик Роджерс - Физика для любознательных. Том 3. Электричество и магнетизм. Атомы и ядра

Опыт 8(б). Триод-усилитель.

Сделайте следующие изменения вашей цепи:

а) В анодную цепь включите реостат сопротивлений, чтобы можно было сделать разность потенциалов пропорциональной потоку электронов. Это «выходное напряжение». В многокаскадных усилителях оно может затем подаваться на сетки других ламп.

б) Параллельно переменному напряжению, приложенному между сеткой и катодом в опыте 8(a) , включите вольтметр V 1. Он будет показывать изменения напряжения «на входе».

в) Параллельно сопротивлению в анодной цепи включите вольтметр V 2. Он будет показывать изменения напряжения «на выходе». Начните двигать ручку 10-вольтового реостата на входе сетки вверх-вниз и следите за показаниями обоих вольтметров. Вы должны увидеть «усиление»: при изменении показания V 1на 1 в наблюдается изменение показания V 2на несколько вольт.

Коэффициент усиления небольшого триода, такого, как 6Ж5, равен 5—10. У некоторых триодов он может достигать значения 10 или 20, или еще выше. Чтобы оценить коэффициент усиления, померьте и сравните между собой изменения напряжений на V 1и V 2. Определите для вашей схемы область отличного от нуля анодного тока, устранив тем самым область «обрезания», в которой анодный ток падает до нуля.

Запишите найденную для вашей схемы оценку «коэффициента усиления напряжения» лампы. Если вы хотите измерить «коэффициент усиления напряжения» в лампе более профессионально, попробуйте в качестве факультативной работы проделать опыт 8(г) .

Фиг. 89. Опыт 8 (б).

Опыт 8(в). Усиление музыкальных звуков. Воспользуйтесь той же самой цепью для усиления быстро меняющегося тока, который в громкоговорителе или телефоне вызывает музыкальный звук. Переменное напряжение, поданное на сетку, следует усилить, чтобы на переменном сопротивлении в анодной цепи возникало несколько большее напряжение. Низкое переменное напряжение с частотой в несколько сотен колебаний в секунду можно получить, использовав колебательный контур. Когда благодаря этому напряжению через телефонную трубку течет переменный ток, то возникает напевный музыкальный звук, причем тон этого звука тем выше, чем выше частота колебаний. (Вместо колебательного контура, дающего звук одной ноты, можно было бы использовать выходное напряжение транслирующего музыку небольшого приемника или проигрывателя.)

Разомкните цепь между сеткой и катодом и присоедините концы колебательного контура к выводным проводам. Смещение на сетке, создаваемое батареей или потенциометром, оставьте [144]. Хотя в нем нет особой нужды, но так у вас будет уверенность, что сетка останется заряженной отрицательно. Попробуйте менять смещение на сетке. После этого послушайте и посмотрите усиление лампы следующим образом:

а) Опыт с телефонной трубкой. Соедините телефонную трубку выводными концами с колебательным контуром и послушайте, как звучит «вход». Затем провода от телефонной трубки подсоедините параллельно сопротивлению в анодной цепи и послушайте, как звучит «выход». (Телефонная трубка должна обладать высоким сопротивлением, иначе ее подсоединение будет сильно менять параметры цепи.)

б) Опыт с электронно-лучевым осциллографом . Соедините выводные концы колебательного контура с пластинами вертикальной развертки осциллографа и подстройте вертикальную развертку так, чтобы амплитуда вертикальных колебаний луча составляла около 1 см. Затем включите горизонтальную развертку (она заставляет электронный луч двигаться взад и вперед по горизонтали), чтобы иметь возможность наблюдать колебания напряжения во времени [145]. Затем к клеммам вертикальной развертки подсоедините концы сопротивления на выходе и посмотрите, как меняется во времени выходное напряжение. Оцените коэффициент усиления напряжения, сравнив в обоих случаях максимальные отклонения луча. Запишите полученное значение и сравните его с оценкой, найденной вами ранее по показаниям вольтметра.

Опыт 8(г). (Для факультативной работы.) Коэффициент усиления.Другой вариант опыта 8(б) .

Здесь излагается способ более профессиональной оценки коэффициента усиления. К источнику анодного напряжения подсоедините потенциометр, а вольтметр отключите от анодного сопротивления и включите его так, как показано на фиг. 90. Затем попробуйте изменить величину анодного тока на одно и то же значение сначала путем изменения напряжения на сетке, а затем анодного напряжения. Это покажет, насколько меняется напряжение в анодной цепи при эквивалентном изменении напряжения в цепи сетки. Далее сделайте следующее:

а) Найдите ту область изменения напряжения на сетке, которая отвечает плавному изменению тока в анодной цепи, тем самым выкинув из рассмотрения область «обрезания», в которой анодный ток падает до нуля. Затем понемногу меняйте напряжение на сетке в определенном интервале, «скажем от —3 до —1 в. Наблюдайте за изменением анодного тока. ( Запишите абсолютные показания прибора, а не разности.)

б) Затем при одном или двух использованных значениях напряжения на сетке сделайте так, чтобы ток в анодной цепи менялся на точно такую же величину при изменении анодного напряжения. (По-прежнему записывая показания прибора.) Затем вычислите коэффициент усиления, подобно тому как это сделано в приведенном ниже примере.

Пример. Предположим, что при изменении напряжения на сетке от —3 до —1 в ток в анодной цепи возрастает от 3 до 7 ма. Допустим, что при постоянном напряжении на сетке — 1 в ток в анодной цепи можно уменьшить с 7 до 3 ма путем изменения напряжения в анодной цепи со 120 до 80 в. Тогда одно и то же изменение тока (в данном примере) происходит при изменении анодного напряжения на 40 в, а напряжения на сетке — на 2 в: необходимо 40 в вместо всего лишь 2 в. Следовательно, сетка в 20 раз более эффективно изменяет величину анодного тока, чем анодное напряжение. Отсюда вывод таков: коэффициент усиления равен 40/ 2, т. е. 20

Фиг. 90. Опыт 8 (г).

Необходимость выпрямления в радиотехнике

Хотя мы не будем изучать радиотехнику детально, вы уже должны быть готовы к пониманию принципов действия основных частей радиоприемника. Однако сделаем следующие необходимые пояснения.

Частоты звуков речи и музыки заключены в интервале от нескольких десятков до нескольких тысяч колебаний в секунду. Существуют два возражения против использования радиоволн в таком диапазоне частот: 1) для достаточно мощной радиостанции, работающей на столь низких частотах, необходима грандиозная система антенн; 2) владельцы радиоприемников будут слышать одновременно все соседние станции, т. е. сплошную какофонию звуков.