Unitas.ru

Сантехника водопровод
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Закон Джоуля-Ленца

На примере многих бытовых приборов понятно, что если через участок цепи проходит электроток и при этом не совершается какая-либо работа, то происходит нагревание проводника. Иногда оно идет на пользу — например, в лампе накаливания или в аппарате дуговой сварки. Но в других случаях тепловой эффект нежелателен — например, перегрев электрической проводки в здании может вызвать пожар. Поэтому в наших интересах управлять таким эффектом, и правило Джоуля-Ленца определяет, от чего зависит тепловое действие тока.

Правило было сформулировано в результате опытов двух ученых — англичанина Джеймса Прескотта Джоуля и российского физика Эмилия Христиановича Ленца. Поскольку ученые работали независимо друг от друга, новый закон назвали двойным именем.

Закон Джоуля-Ленца кратко: нагревание проводника или полупроводника прямо пропорционально его сопротивлению, времени действия тока и квадрату силы тока.

Поскольку сопротивление проводника определяют такие характеристики, как его длина, площадь и проводимость, верны следующие утверждения:

количество теплоты в проводнике снижается при увеличении площади его сечения;

тепловой эффект снижается при уменьшении длины проводника.

Это легко проиллюстрировать, подключив к источнику питания две лампы с разным сопротивлением вначале последовательно, а после — параллельно. При последовательном подключении лампа с большим сопротивлением будет светить ярче, а при параллельном — наоборот.

Иллюстрация закона Ленца-Джоуля

Почему используют светодиоды?

Они имеют много преимуществ, которые увеличивают их популярность:

— надежные, обеспечивают высокую прочность;
— отсутствует высокое напряжение, это способно уберечь владельца от пожаров (Вы сможете спокойно провести эксперимент, выяснив, как определить рабочее напряжение светодиода);
— они не большие, их удобно переносить и использовать;
— долговечность — если Вы в ходе экспериментов не будете пытаться увеличить яркость ещё больше, когда уже достигнут максимум, они прослужат Вам очень долго;
— имеют низкое напряжение питания, потребляют немного электроэнергии.

Читайте так же:
По рисунку 127 определите мощность тока потребляемую лампой л2

Учтите некоторые недостатки. Они достаточно дорогие, если сравнивать с обычными лампами накаливания. От одного элемента Вы получите минимум светового потока. Источник питания должен соответствовать определенным требованиям.

При очень кратковременных токах / импульсы тока длительностью 10 -6 —

Для накаливания катода через керн пропускают постоянный ток / "катоды прямого накала"/ или нагревают его при помощи вспомогательной металлической спирали /"подогревные катоды"/. Сопротивление катода очень велико и при работе лампы /когда су­ществует анодный ток/ он дополнительно подогревается анодным током. Это увеличивает его термоэлектронную эмиссию и одновременно способствует разрушению оксидного слоя. Поэтому в лампе с оксидным катодом резки тока на­сыщения осуществить не удается,

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с установкой для снятия анодных характерис­тик лампы 6Х2П.

Схема установки
Питание электрической цепи лампы осуществляется напряжением городской сети / 220 Вольт/ через трансформатор / Тр /.

Rа — потенциометр, позволяющий менять анодное напряжение,

Vа — вольтметр для измерения анодного напряжения,

mА — миллиамперметр для измерения анодного тока

2. Замкнуть цепь накала катода выключателем К1, и с помощью потенциометра Rн установить напряжение накала Uн = 2,2 В. Замкнуть анодную цепь выключателем К2 и установить с помощью потенциометра Е- анодное напряжение и- =0.

Выждать 2-3 минуты, это необходимо для нагрева катода лампы.

3. Снять анодную характеристику, последовательно увеличивая анодное напряжение на 1 Вольт. Анодное напряжение довести до 10 Вольт.

4. Произвести подобные измерения при напряжении накала 2,4 В и 2,6 Вольта.

Параметры вакуумного триода

Параметрами трехэлектродной лампы называются величины, определяющие ее свойства и пригодность для тех или иных целей.

Анодный ток I а трехэлектродной лампы при постоянном напряжении накала является функцией двух переменных: анодного напряжения U а и сеточного напряжения U с . Изменение анодного тока может быть вызвано изменением как сеточного напряжения, так и анодного, что и является характерной особенностью данного типа ламп.

Читайте так же:
Схема установки лампочек с выключателями

Внутреннее сопротивление

называется дифференциальным внутренним сопротивлением лампы.

Внутреннее сопротивление Ri показывает, на сколько вольт надо изменить напряжение на аноде лампы, чтобы ее анодный ток изменился на 1 мА при неизменном потенциале на управляющей сетке.

Крутизна сеточной характеристики

показывает, на сколько миллиампер изменяется ток при изменении потенциала сетки на 1 В, если анодное напряжение постоянно.

Коэффициент усиления

Коэффициент усиления представляет собой отношение изменения анодного напряжения к изменению напряжения сетки, дающих одинаковые изменения анодного тока:

Все три параметра имеют смысл только при работе лампы ниже тока насыщения на наклонном участке характеристики, так как в области тока насыщения изменение потенциала анода и сетки не вызывает изменения анодного тока. Ниже показано, как практически определить параметры лампы .

Имея, по крайней мере, две характеристики, можно легко определить параметры лампы. Пусть одна из характеристик снята при анодном напряжении , а другая при =80 В. В области прямолинейных участков этих характеристик строим треугольник DEF (рис. 3), где DE проводим параллельно оси абсцисс, EF – параллельно оси ординат.

Обозначим абсциссы точек D, E, F соответственно d, e (абсциссы точек F и E совпадают), ординаты — f, e (ординаты точек D и E совпадают).

Рис. 3

Определение крутизны сеточной характеристики

Рассмотрим левую характеристику, снятую при Если напряжение на сетке U с возрастает от « U d » до « Ue », Ia увеличивается от « Ie » до « If ». Значит , при Ua = constx

Определение внутреннего сопротивления

Точки F и E принадлежат к различным характеристикам, но сняты при одном и том же потенциале на сетке. Ординаты точек E и F показывают силы тока соответственно при U а = и при
U а = . Так как для этих точек ΔU c = 0, то увеличение силы тока от « Ie » до « If » обусловлено только изменением анодного напряжения, тогда

Читайте так же:
Подсоединение двух лампочки через выключатель

Определение коэффициента усиления

Изменить силу тока от « Ie » до « If » можно двумя путями:

1) увеличивая U с от « U d » до « Ue » при Ua = = const ;

2) увеличивая U а от « » до « » при U с = const .

Отношение ΔUа к ΔUс, дающее одинаковые изменения силы анодного тока, и есть коэффициент усиления, т.е.

Рассмотренные выше основные параметры лампы характеризуют статический режим, т.е. такой, когда нагрузочное сопротивление в цепи отсутствует. Их называют поэтому статическими параметрами . Обычно в анодные цепи включены н а г р у з о ч н ы е с о п р о т и в л е н и я (рис. 4). В этом случае режим лампы и ее параметры называются динамическими .

Для исследования трехэлектродной лампы применяется установка, принципиальная схема которой изображена на рис. 5.

В данной работе определяются только статические параметры лампы.

Основные выводы

Возможность определения рабочих характеристик светодиода позволяет создать для него оптимальный режим функционирования. В результате элемент сможет продемонстрировать максимальный срок службы и эффективность, выдать достаточную яркость свечения без перегрузок. Знание номинальных параметров устройства позволит исправить ошибки соединения, подобрать наиболее подходящий тип источника питания, избежать аварийных ситуаций или перегрузок. Умение грамотно определить характеристики светодиода подразумевает знание различных методик проверки, от простого определения работоспособности, до более детальной проверки рабочего тока, напряжения и мощности. Это расширит возможности и позволит использовать один из вариантов, доступный в заданных условиях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector