Pracownia Zakładu Fizyki Technicznej Politechniki Lubelskiej |
||||||||
Nazwisko i imię studenta: |
Instytut i symbol grupy Ed 3.5 |
|||||||
Data wykonania ćwiczenia: 97.01.08 |
Symbol ćwiczenia: 8.1 |
Temat zadania: Wyznaczanie napięcia zapłonu i gaśnięcia lamp y jarzeniowej. |
||||||
Zaliczenie: |
Ocena: |
Data: |
Podpis |
|||||
1.Tabela pomiarów:
Uz |
Ug |
107.5 |
92.5 |
107.5 |
95 |
107.5 |
92.5 |
110 |
102.5 |
107.5 |
95 |
110 |
100 |
110 |
97.5 |
110 |
102.5 |
110 |
100 |
110 |
102.5 |
110 |
100 |
110 |
102.5 |
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 razem 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 proce wzbudzenia atomów, które powoduje zjawisko jarzenia się gazu.
Na skute 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 raz zostało on 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:
4.Opracowanie wyników pomiaru:
Lp. |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
107.50 |
|
-1.67 |
2.8 |
92.50 |
|
-6.04 |
36.48 |
2 |
107.50 |
|
-1.67 |
2.8 |
95.00 |
|
-3.54 |
12.53 |
3 |
107.50 |
|
-1.67 |
2.8 |
92.50 |
|
-6.04 |
36.48 |
4 |
110.00 |
|
0.83 |
0.69 |
102.50 |
|
3.96 |
15.68 |
5 |
107.50 |
|
-1.67 |
2.8 |
95.00 |
|
-3.54 |
12.53 |
6 |
110.00 |
109.17 |
0.83 |
0.69 |
100.00 |
98.54 |
1.46 |
2.13 |
7 |
110.00 |
|
0.83 |
0.69 |
97.50 |
|
-1.04 |
1.08 |
8 |
110.00 |
|
0.83 |
0.69 |
102.50 |
|
3.96 |
15.68 |
9 |
110.00 |
|
0.83 |
0.69 |
100.00 |
|
1.46 |
2.13 |
10 |
110.00 |
|
0.83 |
0.69 |
102.50 |
|
3.96 |
15.68 |
11 |
110.00 |
|
0.83 |
0.69 |
100.00 |
|
1.46 |
2.13 |
12 |
110.00 |
|
0.83 |
0.69 |
102.50 |
|
3.96 |
15.68 |
|
1310.00 |
|
-0.04 |
17 |
1182.50 |
|
0.02 |
168.23 |
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 Uz
-przy kryterium trzysigmowym:
co oznacza, że w tym przedziale można z prawdopodobieństwem 99,7% oczekiwać wartości rzeczywistej Uz
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 Ug
-przy kryterium trzysigmowym:
co oznacza, że w tym przedziale można z prawdopodobieństwem 99,7% oczekiwać wartości rzeczywistej Ug
Błąd względny pomiaru napięcia zapłonu:
Błąd przeciętny:
Błąd prawdopodobny: