1.Wstep teoretyczny.

1.Zasada działania lampy neonowej.

Lampa neonowa zwana również neonówką lub stabiliwoltem, jest to bańka szklana wypełniona gazem, najczęściej neonem pod ciśnieniem około 20 mmHg. Neonówka ma dwie elektrody metalowe pokryte warstwą metalu łatwo emitującego elektrony np. baru. Jeżeli do elektrod przyłożymy niewielkie napięcie, to ze względu na złe przewodnictwo gazu prąd nie popłynie. Po przekroczeniu U_Z (napięcie zapłonu) potrzebnego do spowodowania jonizacji lawinowej, przez lampę popłynie prąd o natężeniu ograniczonym tylko oporem zewnętrznym. Gdy napięcie na elektrodach spadnie poniżej napięcia gaśnięcia U_G, to jonizacja lawinowa nie rozwija się i lampa znowu staje się doskonałym izolatorem. W czasie jarzenia pomiędzy elektrodami znajdują się ładunki elektryczne, które dają dodatkowy przyczynek do pola przyśpieszającego. Z tego względu do podtrzymania jarzenia wystarczy napięcie nieco niższe od napięcia zapłonu U_Z . Przepływowi prądu przez lampę neonową towarzyszy świecenie. Mamy tu do czynienia z wyładowaniem w gazach rozrzedzonych. Ze względu na małą odległość elektrod nie występuje cały obraz wyładowania, lecz tylko warstwa katodowa świecąca na powierzchni katody.

2.Drgania relaksacyjne.

Drgania relaksacyjne powstaną w obwodzie RC podczas periodycznego ładowania i rozładowywania kondensatora C. Elementem umożliwiającym automatyczne ładowanie i rozładowywanie kondensatora jest lampa neonowa. Lampa neonowa jest to lampa jarzeniowa, której wnętrze wypełnione jest neonem pod małym ciśnieniem. Charakterystykę prądowo-napięciową takiej lampy przedstawia rysunek.

W chwili przyłączenia do układu napięcia stałego U rozpoczyna się ładowanie kondensatora C przez duży opór R i napięcie na jego okładkach wzrasta. Gdy osiągnie ono wartość napięcia zapłonu U_Z neonówka zacznie przewodzić prąd i kondensator szybko rozładowuje się przez mały opór wewnętrzny neonówki. Gdy napięcie na kondensatorze spadnie do wartości napięcia gaśnięcia U_G, neonówka przestaje przewodzić i ponownie rozpoczyna się ładowanie kondensatora.

W celu znalezienia okresu tych drgań musimy znaleźć czas t₁ , w jakim napięcie na kondensatorze wzrasta od napięcia U_G do napięcia zapłonu U_Z oraz czas t₂ rozładowania kondensatora przez neonówkę.

Zgodnie z drugim prawem Kirchoffa można napisać

, (1)

gdzie
- napięcie na kondensatorze, I - prąd płynący w obwodzie w dowolnej chwili.

Ponieważ

, (2)

więc równanie (1) przyjmie postać

. (3)

Po scałkowaniu równania otrzymujemy

. (4)

Podobnie można obliczyć czas t₂ potrzebny na rozładowanie kondensatora przez opór R_N neonówki.

. (5)

Ponieważ opór R, przez który ładujemy kondensator jest znacznie większy od oporu R_N neonówki, możemy z dostateczną dokładnością przyjąć, że T=t₁.

3.Łączenie kondensatorów.

W przypadku kondensatorów połączonych szeregowo możemy napisać

, (6)

Ładunek jaki zgromadził się na układzie kondensatorów jest równy ładunkowi każdego z kondensatorów

. (7)

Wzór (6) możemy więc przepisać w postaci

, (8)

czyli

. (9)

W przypadku kondensatorów połączonych równolegle możemy napisać

(10)

oraz

. (11)

Wzór (11) możemy przepisać w postaci

, (12)

czyli

. (13)

U_G

U_Z

---