DSCF6617

190

wyładowania niesamoistnego, nazywa się napięciem gaśnięcia. Powrót układu do stanu równowagi termodynamicznej nazywany jest relaksacją. Na rys. 66

Rys. 66. Charakterystyka napięciowo prądowa lampy jarzeniowej (neonowej)

ukazana jest schematycznie charakterystyka lampy jarzeniowej.

Obszar wyładowania ciemnego rozpościera się od napięcia U -11.^ do napięcia zapłonu U_t, powyżej którego zachodzi wyładowanie jarzeniowe. W obszarze tym spadek napięcia na lampie jest niemal niezależny od natężenia przepływającego prądu, a wzrost natężenia prądu powoduje zwiększanie powierzchni katody objętej jarzeniem się gazu. Dalsze zwiększanie napięcia powoduje wejście w obszar wyładowania łukowego, co grozi zniszczeniem lampy. Zmniejszając prąd płynący przez lampę do wartości 1^ powodujemy obniżenie napięcia na elektrodach do wartości napięcia gaśnięcia U_g, niższego od napięcia zapłonu U. o kilkanaście -f- kilkadziesiąt woltów. Różnica U_s — U_g maleje w miarę wzrostu częstości zapalania neonówki w związku ze skończoną prędkością zachodzenia rekombinacji (skończonym czasem dejonizacji gazu).

2. Zastosowanie

Lampy gazowane, pracujące w zakresie wyładowania jarzeniowego, znalazły zastosowanie m. in. jako sygnalizatory obecności napięcia - wykorzystano tutaj powstawanie tzw. poświaty ujemnej, widocznej w pobliżu katody lampy w stanie roboczym. Wskaźniki neonowe stosuje się w tablicach rozdzielczych, kontaktach ściennych, obudowach śrubokrętów używanych przez elektryków itp. Bardziej skomplikowaną odmianę neonówki stanowią cyfrowe lampy wskaźnikowe (digitrony), w których umieszczonych jest 10 lub więcej katod uformowanych w kształcie cyfr od 0 do 9 i ewentualnie dodatkowych symboli, takich jak „ + ” i „ — Przyłożenie odpowiednio wysokiego napięcia pomiędzy anodę i jedną z katod, powoduje pojawienie się poświaty w pobliżu tej właśnie katody, podczas gdy pozostałe są niemal niewidoczne. Digitrony stosowane są w multimetrach cyfrowych, częstoś-ciomierzach, przelicznikach i innych współczesnych przyrządach pomiarowych

, odczytem cyfrowym. Ze względu na wymaganie stosunkowo wysokiego napięcia zasilania (ok. 100 V) i duży pobór mocy (0,1-s-1,0 W) oraz jjaczne rozmiary, digitrony zastępowane są coraz częściej przez diody świecące i ciekłe kryształy.

Lampy jarzeniowe używane są również do stabilizacji napięć stałych - wykorzystuje się tutaj, występującą w pewnym zakresie natężeń przepływającego prądu, przybliżoną stałość spadku napięcia na lampie. Typowa wartość napięcia stabilizacji wynosi 75 -s- 150 V, jednak łączenie szeregowe lamp umożliwia podwyższanie górnej granicy. Mniej ważne i częściowo już zaniechane zastosowanie lamp neonowych polegają na używaniu ich w układach stroboskopowych - wykorzystuje się tutaj ich małą „bezwładność” czasową; przy przesyłaniu fotografii drogą telegraficzną - jest to możliwe dzięki przybliżonej proporcjonalności emitowanego strumienia świetlnego i natężenia prądu; jako generatorów drgań relaksacyjnych — tutaj niedostatkiem jest mała amplituda drgań, ograniczona przez różnicę pomiędzy napięciem zapłonu i gaśnięcia. Do niedawna używano neonówek (tzw. detektorów Conversiego), jarzących się po przeniknięciu przez ich obszar czynnych cząstek jonizujących, w badaniach promieniowania kosmicznego. Konstruowanie tac złożonych z dużej liczby detektorów o niewielkich rozmiarach umożliwiało obserwowanie rozkładu przestrzennego cząstek promieniowania kosmicznego.

3. Układ pomiarowy

W doświadczeniu będziemy badać własności najprostszej lampy gazowanej - lampy dwuelektrodowej. Gazem napełniającym jest zwykle neon o ciśnieniu 1 -r 300 hPa. Rozpatrzmy układ przedstawiony na rys. 67.

⁸⁾    R    ^b)    R    ^C)

Rys. 67. Schemat włączenia lampy (a) i przypadki „graniczne” (b i c)

Pojemność C połączona jest przez opór R ze źródłem prądu stałego o sile elektromotorycznej £/„. Bezpośrednio po włączeniu źródła oporność wewnętrzna neonówki R„ jest znacznie większa od R, tzn. wystarczy