Nazwisko Kraczkowski Imię Krzysztof							Wydział E Grupa ED 3.2
Data 96.10.15 wyk. ćwicz.		Numer 8.2 ćwicz.		Temat Badanie częstotliwości repetycji generatora ćwicz. drgań relaksacyjnych
Zaliczenie		Ocena		Data	Podpis

Krótka Teoria

W gazie zawsze znajduje się pewna liczba jonów i elektronów, powstających pod wpływem jonizującego działania ciał promieniotwórczych rozproszonych w przyrodzie oraz pod wpływem promieniowania kosmicznego.

Jeśli do bańki szklanej napełnionej gazem szlachetnym do ciśnienia 10²-10³ Pa wtopi się dwie elektrody i dołączy do nich napięcie, którego wartość nie przekracza pewnej wartości progowej, gaz zachowuje się jak izolator. Prąd, który płynie w tych warunkach przez gaz ma znikome natężenie, praktycznie biorąc równe zero. Jeśli do elektrod dołączymy wystarczająco duże napięcie elektryczne (przekraczające wartość progową) następuje jonizacja gazu przez elektrony, które na swojej drodze swobodnej uzyskały energię w polu elektrycznym, dostateczną do jonizacji obojętnych atomów gazu.

Jony dodatnie przyspieszane w polu elektrycznym docierają do katody, uderzają w jej powierzchnię i wybijają elektrony. Elektrony te poruszają się w kierunku anody, uzyskują przy tym dużą energię kinetyczną i zderzając się z obojętnymi atomami gazu jonizują je. W ten sposób powstają nowe elektrony, które dążą do katody.

Procesy opisane powyżej powodują powstanie lawiny jonów dodatnich i elektronów, które przenoszą znaczny ładunek elektryczny. Gaz przewodzi prąd, którego natężenie może być duże, gdyż opór gazu ma wtedy małą wartość.

Procesom jonizacji atomów gazu towarzyszą procesy wzbudzania atomów, które powodują zjawisko jarzenia się gazu.

Istotną cechą wyładowania jarzeniowego jest fakt, że gdy zostało zapoczątkowane, to nie gaśnie mimo obniżenia napięcia przyłożonego do elektrod poniżej napięcia zapłonu i trwa tak długo, aż napięcie przyłożone zostanie zmniejszone do pewnej wartości zwanej napięciem gaśnięcia.

Przyczyną tego zjawiska jest obecność wystarczającej liczby jonów powstających w czasie wyładowania, które są w stanie podtrzymać proces wyładowania jarzeniowego, nawet po obniżeniu napięcia do wartości niższej od napięcia zapłonu. Dopiero po osiągnięciu napięcia gaśnięcia ustaje proces wyładowania i towarzyszące mu jarzenie gazu - lampa przestaje przewodzić prąd elektryczny.

Opis ćwiczenia

Parametrami określającymi częstotliwość drgań generatora zbudowanego na lampie neonowej są: opór R i pojemność C kondensatora przy ustalonym napięciu zasilania U₀. Zwiększenie pojemności kondensatora C i oporności R, powoduje zmniejszenie częstotliwości drgań. Podwyższenie wartości zasilania U₀ (przy stałych R i C) powoduje zwiększenie częstotliwości drgań.

W celu sporządzenia charakterystyki υ_rp = f(R) przy U₀=const i C=const, zestawiamy obwód wg schematu gdzie R jest oporem dekadowym.

Przy ustalonym napięciu U₀ i pojemności C, mierzymy stoperem czas trwania 50 błysków lampy, dla danej wartości oporu R. Pomiary należy przeprowadzić przy kilku różnych wartościach R.

3. Wyniki i obliczenia

U	C	R	t	t	N	T	υ
[ V ]	[ mF ]	[ W ]	[ s ]	[ s ]	[ - ]	[ s ]	[ 1/s ]
120	0,5	2,32	38	37,87	50	0,76	1,32
			36,8
			38,8
		3,82	64,2	63,27	50	1,27	0,79
			63
			62,6
		5,32	92,6	93	50	1,86	0,54
			94
			92,4
		5,92	93,8	93,67	50	1,87	0,53
			93,2
			94
		10,42	230,4	233,07	50	4,66	0,21
			232,6
			236,2
		13,82	258,8	260,6	50	5,21	0,19
			262,6
			260,4
		20,42	400,4	396,33	50	7,93	0,13
			396
			392,6

Wzory wykorzystywane przy obliczeniach:

4.

4. Rachunek błędów

Wyznaczenie błędu maksymalnego wyznaczenia częstotliwości drgań:

Δt = 0,2 s - błąd wynikający z niedokładności odczytu stopera

Graficzne przedstawienie wykresu częstotliwości drgań w funkcji rezystancji:

Kształt krzywej wykreślonej na podstawie danych doświadczalnych w układzie współrzędnych prostokątnych sugeruje, że badaną zależność można przedstawić równaniem:

Logarytmując stronami otrzymamy:

lg y = lg C - nlg x

Nanosząc dane doświadczalne w logarytmicznym układzie współrzędnych powinniśmy otrzymać prostą. Z przebiegu tej prostej można wyznaczyć stałe współczynniki równania: C i n.

Anamorfoza krzywej

R	υ	lnR = x	lnυ = y
[ W ]	[ 1/s ]	[ W ]	[ 1/s ]
2,32	1,32	0,84	0,28
3,82	0,79	1,34	-0,24
5,32	0,54	1,67	-0,62
5,92	0,53	1,78	-0,63
10,42	0,21	2,34	-1,54
13,82	0,19	2,63	-1,65
20,42	0,13	3,02	-2,07

w_i=1 - waga pomiaru

n=7 - liczba pomiarów

A zatem równanie prostej będzie miało postać:

y = ( a ± Δa ) x - ( b ± Δb )

y = ( -1,109 ± 0,053 ) x - ( 1,233 ± 0,109 )

Korzystając z poniższych równań wyznaczamy C i n :

lg y = lg C - nlg x

n: =1,109 ± 0,053

C:=3,452 ± 0,375

Ostatecznie otrzymujemy równanie krzywej:

---