Pracownia Zakładu Fizyki Technicznej Politechniki Lubelskiej
Nazwisko i imię Hanaj Daniel studenta:							Instytut i symbol grupy EDi 2.1
Data wykonania ćwiczenia: 98.03.19		Symbol ćwiczenia: 8.1	Temat zadania: Wyznaczanie napięcia zapłonu i gaśnięcia lampy jarzeniowej.
Zaliczenie:			Ocena:	Data:	Podpis

Lp	Uz		Ug
1	110		101
2	109		100
3	108		99
4	109.5		100.5
5	108		98
6	110		100
7	109		101
8	110		100
9	109.5		101.5
10	109		101
11	108		100
12	107.5		99
13	109		100
14	107.5	99.5
15	108	99.5
16	107.5	99

1.Tabela pomiarów:

2.Krótka teoria:

W gazie 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 wartości progowej, gaz zachowuje się jak izolator. Prąd, który płynie w tych warunkach przez gaz ma znikome natężenie, praktycznie rzecz biorąc równe 0. Jeśli do elektrod dołączymy wystarczająco duże napięcie następuje jonizacja gazu przez elektrony, które na swej 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 odpowiednio dużą energię kinetyczną i zderzają się z obojętnymi atomami gazu jonizując je. W ten sposób powstają nowe elektrony, które dążą do anody i nowe jony dodatnie.

Procesy opisane powyżej powstawanie lawiny jonów dodatnich i elektronów, które przenoszą ładunek elektryczny. Gaz przewodzi prąd, którego natężenie może być, duże gdyż opór ma wtedy małą wartość. Procesom jonizacji atomów gazu towarzyszy proces wzbudzenia atomów, które powodują zjawisko jarzenia się gazu.

Na skutek małej ruchliwości jonów dodatnich w porównaniu z elektronami, w przestrzeni sąsiadującej z katodą powstaje ładunek dodatni, który powoduje duży spadek potencjału w pobliżu katody tzw. spadek katodowy. W przypadku opisanego tu wyładowania jarzeniowego tylko część powierzchni katody pokryta jest świecącą plamką. Obszar ten zwiększa w zależności od przepływającego prądu dlatego też zmiany natężenia prądu nie wpływają na zmianę gęstości płynącego prądu; spadek katodowy jest stały i nazywa się-normalnym spadkiem katodowym.

Istotną cechą wyładowania jarzeniowego jest fakt że gdy zostało raz zapoczątkowane, to nie gaśnie mimo obniżenia napięcia zapłonu i trwa tak długo aż napięcie zostanie obniżone do napięcia gaśnięcia. Przyczyną tego zjawiska jest obecność wystarczającej liczby jonów do podtrzymania zjawiska.

3.Schemat wykonania ćwiczenia:

W celu wykonania pomiarów napięcia zapłonu i gaśnięcia należy zestawić obwód według schematu przedstawionego poniżej:

Po zamknięciu wyłącznika W zwiększamy napięcie Uo i obserwujemy wskazania woltomierza. W momencie gdy lampa zaczyna świecić odczytujemy wartość napięcia mierzonego przez woltomierz. Wartość ta jest napięciem zapłonu. Jeżeli w tej sytuacji zaczniemy powoli zmniejszać napięcie, to w pewnym momencie nastąpi wygaszenie jarzenia w lampie. W chwili gdy lampa zgaśnie odczytujemy napięcie wskazywane przez woltomierz jest napięciem gaśnięcia lampy.

4.Opracowanie wyników pomiaru:

Lp.
1	110	108,7	1,3	1.69	101	99,9	1,1	1,21
2	109		0,3	0,09	100		0,1	0,01
3	108		-0,7		0,49	99		-0,9	0,81
4	109,5		0,8		0,64	100,5		0,6	0,36
5	108		-0,7		0,49	98		-1,9	3,61
6	110		1,3		1,69	100		0,1	0,01
7	109		0,3		0,09	101		1,1	1,21
8	110		1,3		1,69	100		0,1	0,01
9	109,5		0,8		0,64	101,5		0,6	0,36
10	109		0,3		0,09	101		1,1	1,21
11	108		-0,7		0,49	100		0,1	0,01
12	107,5		-1,2		1,44	99		-0,9	0,81
13	109		0,3		0,09	100		0,1	0,01
14	107,5		-1,2		1,44	99,5		-0,4	0,16
15	108		-0,7		0,49	99,5		-0,4	0,16
16	107,5		-1,2		1,44	99		-0,9	0,81
	1739,5		0,3	12,99	1599		-0,4	10,76

Napięcie zapłonu:

średni błąd kwadratowy pojedynczego pomiaru:

- wszystkie , pomiary wykonane prawidłowo - brak błędów grubych.

Średni błąd kwadratowy średniej:

Wynik pomiaru napięcia zapłonu zapiszemy:

-przy kryterium jednosigmowym:

co oznacza, że w tym przedziale można z prawdopodobieństwem 68,3% oczekiwać wartości rzeczywistej U_z

-przy kryterium trzysigmowym:

co oznacza, że w tym przedziale można z prawdopodobieństwem 99,7% oczekiwać wartości rzeczywistej U_z

Błąd względny pomiaru napięcia zapłonu:

Błąd przeciętny:

Błąd prawdopodobny:

Napięcie gaśnięcia:

średni błąd kwadratowy pojedynczego pomiaru:

- wszystkie , pomiary wykonane prawidłowo - brak błędów grubych.

Średni błąd kwadratowy średniej:

Wynik pomiaru napięcia zapłonu zapiszemy:

-przy kryterium jednosigmowym:

co oznacza, że w tym przedziale można z prawdopodobieństwem 68,3% oczekiwać wartości rzeczywistej U_g

-przy kryterium trzysigmowym:

co oznacza, że w tym przedziale można z prawdopodobieństwem 99,7% oczekiwać wartości rzeczywistej U_g

Błąd względny pomiaru napięcia zapłonu:

Błąd przeciętny:

Błąd prawdopodobny:

Wnioski:

Do pomiarów użyliśmy lampy o symbolu L2, woltomierza o zakresach 150V, 300V, 750V, o dopuszczalnej skali błędu 0.5V. Wartości średnie tablicowe podane przez prowadzącego wynoszą dla napięcia zapłonu Uz 109.2V, a dla napięcia gaśnięcia Ug 101V. Wartości średnie uzyskane w pomiarach wynoszą dla napięcia zapłonu Uz 108.7V a dla napięcia gaśnięcia 99.9V.Odpowiednie średnie pomiarów i średnie tablicowe nie różnią się wartością większą niż 0.5V co można usprawiedliwić zakresem błędu woltomierza. Można stwierdzić więc że ćwiczenie wyznaczania napięcia zapłonu i gaśnięcia lampy jarzeniowej zostało wykonane poprawnie.

1

5

---