III. Построение вольтамперной характеристики 1 лампы

1. Поставьте режим измерений в положение "==". Выберите первую лампу.

2. Установите U_зад=4,6В.

3. Перед началом   работы  провести настройку, которая заключается в регулировке тока накала лампы.

3.1. Подключите мультиметр для измерения U уск   и установите U уск   = 29В для Л1 (U уск   =38В для Л2) в районе второго максимума.

3.2. Очень плавно увеличивая ток накала I_Н ,  добейтесь появления анодного тока (около половины шкалы микроамперметра).

3.3. Регулируя в небольших пределах U уск, добейтесь максимальных показаний анодного микроамперметра.

3.4. Изменяя ток накала I_Н, установите стрелку анодного микроамперметра в последнюю четверть шкалы.

3.5. Выставьте напряжение на сетке U уск =0. Лабораторная установка готова к снятию вольтамперной характеристики I_A=f(U_уск)

3.6. Значение анодного тока можно записывать в делениях шкалы (а не в мкА!). Точки для построения графика не имеет смысла снимать через одинаковые интервалы ∆ U_уск. На участках монотонного изменения I_А  точки можно ставить редко, а в районах максимумов - часто (чтобы не пропустить их).

3. Мулътиметр позволяет измерить U _уск с погрешностью порядка 0,1В, а прибор (3) I_А с точностью 2мкА. Результаты занесите в таблицу 4.

 

Таблица 4.

Результаты измерения ВАХ по точкам.

N	Uуск, В	I А, мкА
1
2
…

 

4. По данным таблицы 4 постройте ВАХ.

5. Рассчитайте средние значения анодного тока при спадах

 

Рис. 9

7. По графику определите соответствующие значения U₁ и U₂ ускоряющего напряжения (рис.9).

8. Определите значение первого потенциала возбуждения.

9. Сравните полученные значения с данными из таблицы 2 и результатами первой части работы.

IV. Построение вольтамперной характеристики 2 лампы

По указанию преподавателя выполните все предыдущие пункты для 2 лампы.

Контрольные вопросы

1. Объясните характер вольтамперной характеристики в опыте Франка и Герца.

2. С какой целью на анод подается запирающее напряжение?

3. Докажите, что при упругих столкновениях электрона с атомом газа энергия электрона практически не меняется.

4. Объясните, на каких участках вольтамперной характеристики имеет место упругое и на каких неупругое столкновение электрона с атомом.

5. Как проявляется контактная разность потенциалов в опыте Франка и Герца?

6. Как исключить систематическую погрешность, возникающую из-за контактной разности потенциалов?

7. Сформулируйте постулаты Бора.

8. Объясните с помощью квантовой теории существование дискретных энергетических уровней атома.

Лабораторная работа №25

ИЗУЧЕНИЕ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ ЛАМПЫ

Цель работы: Сравнение коэффициентов световой отдачи лампы накаливания и люминсцентной лампы.

Оборудование: Люминесцентная лампа на 15Вт, лампа накаливания на 100Вт, школьный фотометр, лабораторный прибор для изучения законов фотометрии.

Краткая теория

Одной из важнейших характеристик источника света, позволяющей сравнить экономичность различных источников света, является коэффициент световой отдачи, определяемый отношением полного светового потока Ф, излучаемого лампой, к полной мощности W, затрачиваемой на питание лампы:

                                                     (1)

Очевидно, что источник света тем экономичнее, чем выше его коэффициент световой отдачи, возможное теорететически в случае полного преобразования всей затрачиваемой энергии в световую, составляет 200 лм/Вт.

Лампа накаливания большую часть энергии излучает в виде инфракрасных лучей поэтому коэффициент световой отдачи ламп накаливания очень мал (коэффициент световой отдачи обычных ламп накаливания равен примерно 10лм/Вт).

Все более широкое применение находят люминесцентный лампы. Люминесцентная ртутно-аргоновая лампа предcтавляет собой стеклянную трубку, наполненную смесью паров ртути и аргона. Давление аргона Па, давление ртутных паров в рабочем режиме лампы порядка 1Па. В концы трубки впаяны два электрода, представляющие собой накаливаемые нити. Внутренные стенки лампы покрыты люминесцентным составом.

Более 50% энергии, потребляемой из сети во время электрического разряда, лампа превращает в энергию ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовое излучение поглашается люминофорами на стенках трубки и вызывает их люминесценцию. Подобрав специальный состав люминофоров, можно получить свет по спектральному составу близкий к солнечному. Коэффициент световой отдачи люминесцентных ламп равен 40-50лм/Вт.

Сравнение светодиодных ламп, люминесцентных и ламп накаливания. Для того чтобы вы могли в полной мере осознать преимущества светодиодов, предлагаем вам сравнительную характеристику трех основных типов освещения: светодиодного, люминесцентного и традиционного, с использованием ламп накаливания.

Сравнение светодиодных и люминесцентных ламп. В последнее время люминесцентные лампы (лампы дневного света) получили широкое распространение среди потребителей. В первую очередь это связано с тем, что данные конструкции позиционируются как энергосберегающие. В то же время, стоит отметить, что LED-освещение в этом отношении имеет более значимые преимущества. Например, люминесцентная лампа с потребляемой мощностью 15Вт и небольшая светодиодная лампочка в 5Вт дают один и тот же световой поток, равный 450лм. При этом светодиодное освещение гораздо комфортнее для зрения за счет отсутствия вибрации (мерцания). Что касается срока эксплуатации изделия, то и здесь светодиодное освещение более выгодно: LED-лампа прослужит вам до 50000 часов без ухудшения рабочих параметров, а средний срок службы люминесцентных ламп составляет всего 25000 часов, что в два раза меньше. При этом если вам приходится часто включать и выключать освещение, то это негативно сказывается на работоспособности люминесцентной лампы – ее срок службы уменьшается. Что касается светодиодных конструкций, то частота включений и выключений совершенно не влияет на их функциональность и долговечность.

LED-освещение более экологично и пожаробезопасно. Во-первых, это связано с температурой нагрева светового элемента в процессе работы: светодиодные лампы нагреваются всего до 30 градусов, а лампы дневного света – до 60 градусов. Именно поэтому светодиодные конструкции наиболее предпочтительны для пожароопасных объектов. Во-вторых, светодиодные лампы не содержат опасных для окружающей среды и здоровья людей веществ, поэтому не требуют специальной утилизации, чего не скажешь о люминесцентных лампах, содержащих ртуть. 

Светодиодные лампы и лампы накаливания. Сравнение светодиодных и ламп накаливания – необходимая мера при выборе типа освещения. Лампы накаливания считаются традиционным вариантом, который до недавнего времени использовался повсеместно. В то же время, обычные электрические лампочки имеют существенные недостатки. Они потребляют немало электроэнергии, обладая при этом небольшим сроком службы – максимум 1000 часов. Кроме того, частое включение и выключение прибора, а также перебои в работе электросети еще больше сокращают период эксплуатации устройства – лампа быстро перегорает и требует замены.

     Именно поэтому осветительные приборы, оснащенные лампами накаливания, считаются самыми дорогостоящими в обслуживании: перегоревшие лампочки придется часто менять, а это приводит к дополнительным затратам денег и времени. Стоит отметить и тот факт, что качество освещения, получаемого от ламп накаливания, значительно уступает светодиодному. Это связано с тем, что обычные лампы обладают низкой светоотдачей по сравнению со светодиодными: лампа накаливания мощностью в 40Вт имеет эффективность светоотдачи, равную 10.5лм/Вт, в то время, как светодиодная лампочка мощностью в 5Вт обладает степенью светоотдачи, равной 90лм/Вт, то есть светит в 6 раз ярче и дает более качественное и ровное освещение. Еще одна причина заменить электрические лампочки на светодиодные - это обеспечение пожарной безопасности. Во время работы поверхность лампы накаливания нагревается до 120 градусов. Именно поэтому неправильная эксплуатация устройства нередко становится причиной серьезных проблем: дотронувшись до горящей лампочки, можно получить серьезный ожог. Кроме того, такая высокая температура может спровоцировать возгорание и стать причиной пожара.