Ток накала как найти

Ток накала, ток насыщения и сеточный ток

­Итак, ток насыщения не зависит от анодного напряжения. Выше мы указали, что ток насыщения зависит от того количества электронов, которое в состоянии излучить нить лампы. И чем больше количество излучаемых электронов, тем больше величина тока насыщения. Но количество электронов, вылетающих из нити накала, мы можем очень легко регулировать, уменьшая или увеличивая ток накала. Следовательно, величина тока накала определенным образом влияет на величину тока насыщения. Увеличение тока накала отразится на токе насыщения — он так же увеличится. И наоборот—с уменьшением тока накала мы будем иметь уменьшениетоканасыщения. Понять причину этого явления очень нетрудно. Увеличивая ток накала, мы увеличиваем количество излучаемых электронов и, следовательно, увеличиваем ток насыщения. При уменьшении же тока накала ток насыщения уменьшается, так как сокращается количество излучаемых нитью электронов. Большинство электронов в лампе пролетает сквозь сетку к ано­ду. Однако не всегда и не всем электронам удается добраться до анода. Некоторая часть их застревает на сетке и тем самым вызывает во внешней цепи сетки движение электронов к катоду. Это движение электронов к катоду образует, так называемый, ток сетки.

Сеточный ток возникает при вполне определенных условиях. Он начинается примерно при нулевом напряжении на сетке. В разных случаях сеточный ток возникает при незначительных напряжениях (порядка десятых долей вольта) как отрицательных, так и положительных (в разных типах ламп). Например у ламп с так называемым оксидным катодом (т. е. покрытым окислами легких металлов) сеточный ток может возникать при небольших отрицательных напряжениях на сетке (порядка 0,5 V), а у ламп с бариевым катодом (лампы УБ-110, УБ-107, СБ-152, СБ-155)—при небольших положительных напряжениях на сетке. Наибольший сеточный ток мы будем иметь при больших положительных напряжениях, подаваемых на сетку.

Обратите внимание: открытие частного дела сопровождается не только материальными расходами, но и временем, потраченным на его планирование. Чтобы не переводить время зря, можно приобрести готовый бизнес план. На данный момент в интернете можно найти четко проработанные и успешные бизнес идеи на тему бизнеса в сферах авто, интернета, общественного питания, развлечений, строительства, связи, торговли и различных услуг населению. ­

Источник

Ток накала как найти

Закончив монтаж конструкции, начинающий радиолюбитель не может заставить ее работать потому что не может установить режим радиоламп

Под термином «режим лампы» принято понимать совокупность всех постоянных напряжений на электродах и токов в цепях лампы в конкретной работающей схеме. На рис. 1 показана схема резистивного каскада усиления напряжения НЧ, собранного на пентоде. К точкам, обозначенных на схеме Uн, присоединена обмотка накала силового трансформатора. Напряжение на нити накала можно измерить вольтметром переменного тока, включив его между точками 1 и 2. Ток в цепи накала Iн измеряют амперметром переменного тока, который можно включить в разрыв цепи в точке 2.

Источник питания анода и экранирующей сетки включен между точками, обозначенными +Ea и -Ea. Напряжение источника питания Ea измеряют вольтметром постоянного тока, включенным между точками 3 (сюда присоединяется плюсовой провод вольтметра) и 1 (минусовой провод). Принято все напряжения на электродах ламп (кроме нити накала) определять по отношению к катоду лампы. Поэтому напряжение на аноде лампы Ua измеряется между точками 4 и 5, а напряжение на экранирующей сетке Uэ — между точками 6 и 5.

Рис. 1

Если мы разорвем цепь в точке 3 и в разрыв включим миллиамперметр постоянного тока плюсом к зажиму +Ea, минусом к выводу резистора анодной нагрузки Ra, то прибор покажет анодный ток лампы Ia. Тот же ток покажет прибор и при включении в разрыв цепи в точке 4. Лучше, однако, измерять анодный ток в точке 3, так как при этом меньше нарушается работа цепей переменого тока, которые мы здесь не рассматриваем. Аналогично в точках 7 или 6 измеряется ток экранирующей сетки Iэ. Оба эти тока, Ia и Iэ, в сумме составляют общий катодный ток лампы Iк.

Током в цепи управляющей сетки при определении катодного тока можно пренебречь, так как он в большинстве случаев равен нулю (кроме генераторных схем). Катодный ток лампы можно измерить в точке 5. Плюсовой провод миллиамперметра присоединяется при этом к катоду, минусовый — к выводу резистора Rк.

Каким прибором измерять режимы ламп?

Вольтметр, которым измеряют напряжения в цепях усилителей или приемников, должен быть высокоомным. Это означает, что его внутреннее сопротивление должно быть значительным. Обычно определяют его в пересчете на один вольт. Хорошие высокоомные вольтметры имеют внутреннее сопротивление порядка 20000 Ом на вольт. Например, вольтметр со шкалой до 300 вольт имеет внутренне сопротивление 20000 х 300 = 6 МОм. Следовательно, к точкам, между которыми измеряется напряжение, параллельно подключается дополнительное сопротивление 6 МОм. Допустимо ли это, нужно решать, исходя из данных схемы.

Например, если сопротивление резистора Rэ ( рис. 1 ) равно 300 кОм и по нему течет ток 0,5 мА, создающий напряжение между точками 6 и 7 — 150 В, а напряжение Ea равно 250 В, то напряжение на экранирующей сетке будет:

250 — 150 = 100 В

Падением напряжения на резисторе Rк ввиду его малости пренебрегаем. При подключении вольтметра между точками 6-1 суммарное сопротивление участка экранирующая сетка — точка 1 изменится. Если раньше оно было равно:

Uэ / Iэ = 100 / 0,5 = 200 кОм

то при подключении вольтметра станет равным:

(6 МОм х 0,2 МОм) / (6 МОм + 0,2 МОм) = 193 кОм

Значит, общее сопротивление цепи экранирующей сетки составит:

300 + 193 кОм = 493 кОм

а ток, проходящий по сопротивлению Rэ будет равен частному от деления напряжения источника питания на сопротивление 493 кОм, то есть:

250 / 493 = 0,508 мА

Этот ток создаст на сопротивлении Rэ падение напряжения:

0,508 х 300 = 152,4 В

и напряжение на экранирующей сетке уже будет не 100 В, а

250 — 152,4 = 97,6 В

Следовательно, прибор покажет напряжение меньше истинного на 2,4%. С этим примириться еще можно. Если же мы применим вольтметр с внутренним сопротивлением 1000 Ом на вольт, то погрешность будет еще больше, и ошибка может стать недопустимой. Поэтому рекомендуется применять для измерения режима ламп только высокоомные вольтметры и следить, чтобы внутреннее сопротивление прибора, включенного на соответствующую шкалу, было раз в 20-30 больше сопротивлений резисторов в проверяемых цепях.

Как измерить смещение на сетке?

Катодный ток, являющийся суммой токов анода и экранирующей сетки, протекает через резистор Rк. При этом на резисторе возникает напряжение, плюс которого приложен к катоду (точка 5), а минус — к общему проводу (точка 1). Управляющая сетка лампы через резистор Rс соединена с общим проводом. Так как ток по резистору Rс не течет, то падения напряжения на нем нет и потенциал обоих его концов одинаков. Следовательно, между управляющей сеткой и катодом приложено напряжение, снимаемое с резистора Rк. Оно и является напряжением смещения на управляющей сетке, так как смещает рабочую точку в нужное место характеристики лампы. Как же его измерить?

Включим вольтметр между управляющей сеткой (точка 8) и катодом (точка 5). При этом параллельно резистору Rк, на котором имеется напряжение, окажется включенной цепочка из двух сопротивлений — внутреннего сопротивления вольтметра и сопротивления резистора Rc. Они включены последовательно и образуют делитель напряжения, к которому присоединена управляющая сетка. Если сопротивление вольтметра меньше сопротивления Rc или соизмеримо с ним, то напряжение, показанное вольтметром, будет значительно меньше истинного смещения на сетке.

Чтобы ошибка измерений была малой, необходимо и здесь применить вольтметр с высоким внутренним сопротивлением, раз в 20-30 больше сопротивления резистора Rc. А так как последнее обычно равно 0,5-1,0 МОм, то приходится применять вольтметры с сопротивлением порядка 10-20 МОм. Измеряемое напряжение здесь составляет обычно несколько вольт; поэтому необходим вольтметр с сопротивлением не ниже 1-2 МОм на вольт. Простой стрелочный прибор магнитоэлектрического типа здесь уже не подходит. Поэтому для измерения смещения в точках 5 и 8 применяют ламповые вольтметры постоянного тока с входным сопротивлением порядка 20-50 МОм (на любой шкале).

Значительно удобнее измерять напряжение смещения в показанной на рис. 1 схеме не непосредственно на сетке лампы, а в точках его возникновения — на концах резистора Rк. Так как сопротивление этого резистора невелико, всего несколько сотен Ом, то в этом случае можно применить почти любой, даже сравнительно низкоомный вольтметр, присоединяя его к точкам 5 и 1. Этот способ измерения пригоден только в том случае, когда смещение на управляющую сетку подается с катодного сопротивления. В других случаях способ измерения будет иным.

Часто для простоты измеряют анодное напряжение и напряжение на экранирующей сетке не по отношению к катоду, а по отношению к шасси, соединенному с общим проводом. Получающаяся при этом способе измерений неточность в определении Ua и Uэ составляет несколько процентов (не учитывается падение напряжения на катодном резисторе Rк).

При проверке неисправной радиоаппаратуры рекомендуется измерять не только напряжения на электродах ламп, но также и падения напряжений на резисторах Ra, Rэ. Если оно равно нулю, то это значит, что тока в данной цепи нет (например, вышла из строя лампа).

Автор: КТН Ю. Прозоровский. «Радио» №5/1966 год

Вас может заинтересовать:

Комментарии к статьям на сайте временно отключены по причине огромного количества спама.

Источник

Тема: Потенциалы накал-катод, общий накал ламп

Опции темы

Регистрация 22.12.2017 Сообщений 18

Потенциалы накал-катод, общий накал ламп

Объясните подробно чайнику про соединение накалов ламп с косвенным подогревом.
Прочитал что «если каждая лампа имеет свой собственный плавающий относительно земли катод, необходимы отдельные источники питания подогревателей катодов».
Для упрощения беру лампы, не участвующие в передаче звукового сигнала, например в цепях питания.

1) Мне не понятно что значит «плавающий катод»? Это только нагреватель может висеть в воздухе (трансформаторная накальная обмотка идет на накал одной лампы и никуда больше), а катоды имеют определенный потенциал, т.е. правильно «плавающий подогреватель»?

2) У ламп есть макс. допустимое напряжение катод-накал(подогреватель), далее КП, например 100V, и макс. анодное, к примеру 300V. Если одна лампа питается от отдельной накальной обмотки, то потенциал нагревателя висит в воздухе, и тут никаких ограничений быть не может, на аноде может быть 200V, на катоде 150V например, и все будет работать, я правильно понимаю?
Если ток утечки КП десятки мкА, то нагреватель вроде будет находится под потенциалом катода, что еще и лучше.

3) Две лампы: у одной катод на земле, ограничение КП 100V, у другой катод на 250V, ограничение КП 500V. Что мешает их питать от общей накальной обмотки? Общий накал в этом случае висит в воздухе. Это ограничение связано с токами утечки, что в накал может утечь со второй лампы 125V например, и это может превысить ограничение КП для первой лампы? Но токи видь микроамперы.

Источник

Правильное напряжение накала

На выходе транса 13.1 вольт, при подключении накала-12.5

Какое напряжение считать правильным,т.е по паспорту лампы, если там написано 12.5-12.9 вольт

В смысле, на холостом или под нагрузкой?

Раньше брал унифицированные трансы и запитывал лампы, что получил — то получил.
А сейчас вот тороид «подгоняю» и задумался, а какое же напряжение туда надо.
Всю жизнь проживёшь и всё равно дураком помирать. 😀

При напр. 12,6В и токе 3А сопротивление нагрузки равно 4,2ома.. (или лампочку на 12,6в на 3А (37,8ват).
Какое сопротивление накала в ГС-35Б до подключения к нак.обмотке?
Наверное меньше.
Напряжение на выходе накальной обмотки надо мерить подключив
накальный дроссель (падение напряжения на нем) и для начала
нагрузку в виде сопротивления в 4,2ома( я подключаю еще Амперметр,чтобы видеть ток. Неплохо вообще обзавестись мощным, проволочным,подстрое чным резистором
для различных подобных измерений. можно видеть какой ток при холодной нити накала (сопр наверное около 1 . не знаю,может кто померит?)
Если есть ЛАТР.. то посмотреть можно как изменится напр.накала при некотором изменении напр.сети.. Проверив так накальник .. посмотреть как выглядит дело с конкретной лампой.

Лампа будет горизонтально так как наверное надо в имеющися корпус воткнуть, тоже есть подобный вопрос, думал может ГС-31 взять- по высоте намного меньше, а если еще две ГС-31 рядом, то их мощности до 2квт хватит.

И еще ,почему вопросы раскидываещ по новым страничкам.. Надобы открь тогда одну- скажем- Бсе про ГС-35Б.
73!

т.е всё же напряжение накала будет правильное под нагрузкой со всеми потерями в обмотках,дросселях и так далее
Т.е имея 13.1 на холостом ходу и 12.7 с лампой, всё будет правильно,так?

Теперь плавнй пуск накала катода хочу сделать.
Включение сопротивления последовательно с первичкой и реле, которое замыкает это сопротивление позже, ничего не даёт.

Ток всё равно высокий при запуске, так как надо несколько секунд лампе, чтобы прогреться.
Это работает с пуском анода, там миллисекунды предохраняют диоды от пробоя.
С катодом не тот подход.

Тогда как. через «реле времени», которое зашунтирует сопротивление через 5-10 секунд, обеспечивая пониженное напряжение сети на первичке?,

Темы пложу, потому как думаю так лучше, для тех кто потом , через год-два будет искать ответ. Легче искать, чем в топике на 100 страниц.

12,6 В — номинальное действующее значение (для переменного тока) многих генераторных ламп (если не знаете по конкретному типу — смотрите справочник). Можно питать и постоянным напряжением. Сравнивать лампу с обычным резистором некорректно, так как нить накала, в отличие от резистора, греется до весьма высоких температур и ведет себя нелинейно. При пуске полезно осуществить плавное нарастание тока, поскольку через холодный накал происходит бросок тока (большинство ламп накаливания сгорают именно в этот момент). Накальный ВЧ дроссель (в два провода) нужен при закачке в катод.

Правильно. Напряжение холостого хода обмотки трансформатора неинтересно, так как это не режим эксплуатации. Если трансформатор вследствие высокого сопротивления обмоток (причиной может быть и первичная) или малой габаритной мощности не обеспечивает необходимый ток (просадка напряжения и перегрев трансформатора), то замените его на полагающийся.

Источник

Тема: Питание накала

Обратные ссылки

Опции темы

Питание накала

• Поделиться
  • Поделиться этим сообщением через
  • Digg
  • Del.icio.us
  • Technorati
  • Разместить в ВКонтакте
  • Разместить в Facebook
  • Разместить в MySpace
  • Разместить в Twitter
  • Разместить в ЖЖ
  • Разместить в Google
  • Разместить в Yahoo
  • Разместить в Яндекс.Закладках
  • Разместить в Ссылки@Mail.Ru
  • Reddit!

Сообщение от LESIK

• Поделиться
  • Поделиться этим сообщением через
  • Digg
  • Del.icio.us
  • Technorati
  • Разместить в ВКонтакте
  • Разместить в Facebook
  • Разместить в MySpace
  • Разместить в Twitter
  • Разместить в ЖЖ
  • Разместить в Google
  • Разместить в Yahoo
  • Разместить в Яндекс.Закладках
  • Разместить в Ссылки@Mail.Ru
  • Reddit!

• Поделиться
  • Поделиться этим сообщением через
  • Digg
  • Del.icio.us
  • Technorati
  • Разместить в ВКонтакте
  • Разместить в Facebook
  • Разместить в MySpace
  • Разместить в Twitter
  • Разместить в ЖЖ
  • Разместить в Google
  • Разместить в Yahoo
  • Разместить в Яндекс.Закладках
  • Разместить в Ссылки@Mail.Ru
  • Reddit!

• Поделиться
  • Поделиться этим сообщением через
  • Digg
  • Del.icio.us
  • Technorati
  • Разместить в ВКонтакте
  • Разместить в Facebook
  • Разместить в MySpace
  • Разместить в Twitter
  • Разместить в ЖЖ
  • Разместить в Google
  • Разместить в Yahoo
  • Разместить в Яндекс.Закладках
  • Разместить в Ссылки@Mail.Ru
  • Reddit!

• Поделиться
  • Поделиться этим сообщением через
  • Digg
  • Del.icio.us
  • Technorati
  • Разместить в ВКонтакте
  • Разместить в Facebook
  • Разместить в MySpace
  • Разместить в Twitter
  • Разместить в ЖЖ
  • Разместить в Google
  • Разместить в Yahoo
  • Разместить в Яндекс.Закладках
  • Разместить в Ссылки@Mail.Ru
  • Reddit!

• Поделиться
  • Поделиться этим сообщением через
  • Digg
  • Del.icio.us
  • Technorati
  • Разместить в ВКонтакте
  • Разместить в Facebook
  • Разместить в MySpace
  • Разместить в Twitter
  • Разместить в ЖЖ
  • Разместить в Google
  • Разместить в Yahoo
  • Разместить в Яндекс.Закладках
  • Разместить в Ссылки@Mail.Ru
  • Reddit!

Сообщение от UA9LTN

Просто «выпрямлять» накальное напряжение бесполезно. Не поможет даже не просто постоянное, а стабилизированное.

Источник

Величина – ток – накал

Cтраница 1

Величина тока накала составляет обычно 150 – 200 ма.
 [2]

Величина тока накала зависит от данных нити накала лампы – от ее сопротивления в рабочем ( нагретом) состоящий и от напряжения источника питания. А от чего зависит величина анодного тока, текущего через лампу.
 [3]

Величина тока накала зависит от данных нити накала лампы – ее сопротивления в рабочем ( нагретом) состоянии и напряжения источника питания. А от чего зависит величина анодного тока, текущего через лампу.
 [4]

Прибор 10 в цепи питания позволяет измерить величину тока накала.
 [5]

Напряжение накала лампы измеряется вольтметром VH, а величина тока накала – амперметром. Теоретически вольт-амперная характеристика диода согласно закону степени трех вторых должна представлять собой полукубическую параболу.
 [7]

Анодный ток, проходя по нити накала, изменяет величину тока накала.
 [9]

Указательный прибор А предварительно градуируют по черному телу, при этом устанавливают величины тока накала нити, при которых нить исчезает при различных температурах черного тела.
 [11]

Вычислив диаметр катода, можно из выражения ( 4 – 12) найти величину тока накала.
 [13]

Исходными данными для расчета триодов обычно служат напряжение накала ( в некоторых случаях задается и величина тока накала), коэффициент усиления и крутизна в заданном режиме работы, определяемом анодным и сеточным напряжениями.
 [14]

Страницы:  

   1

   2

   3

Режим работы катодного узла

Для данного катода выбран непрерывный режим работы, так как задано относительно не большое значение тока эмиссии . Импульсный режим работы катода применяется при значениях тока эмиссии порядка нескольких десятков ампер. С учётом того, что нам надо расcчитать катод который сможет работать в аварийном режиме – возьмём значение тока эмиссии равным .

Будем конструировать катод косвенного накала (катод, снабженный специальным, изолированным подогревателем). Так как для изготовления прямонакального катода применяется довольно сложная технология.

Расчет мощности катода

Некоторые константы для данного вида катодов:

-константа термоэлектронной эмиссии, [1];

-эффективная работа выхода электронов, [1];

-рабочая температура катода;

-эффективность катода (при Т=1680К) , [1];

– при Т=1700 К , [1]

– постоянная Больцмана;

– заряд электрона;

– постоянная Стефана-Больцмана.

Используя выше перечисленные данные, вычислим плотность тока эмиссии по формуле Ричардсона-Дешмана:

; .

Найденная плотность тока согласуется с табличным значением.

Учитывая то, что ток эмиссии вычислим поверхность эмитирующего вещества – рабочую площадь:

;

Определяем радиус поверхности, с которой будет происходить испускание электронов (эмиссия). Рабочая поверхность выполнена в форме круга. Площадь круга вычисляется по формуле:

, где – радиус катода.

;

Несложно предположить, что этот радиус можно принять за радиус катода, тогда диаметр катода:

;

Вычислим необходимую мощность накала:

,

где – ток эмиссии,

– эффективность катода;

.

Расчет подогревателя катода

Помимо нормального рабочего режима, подогреватель должен выдерживать более высокую температуру, необходимую при обработке катода, поэтому для изготовления подогревателей могут быть применены либо вольфрам, либо его сплавы с молибденом, содержащие 50 или 20% вольфрама. Преимущество оказывается на стороне вольфрама, а добавление молибдена улучшает механические свойства вольфрама, что облегчает изготовление подогревателей и снижает их хрупкость.

К подогревателям предъявляют следующие основные требования: термическая устойчивость, высокая механическая прочность, незначительный разброс по току накала, долговечность, незначительные токи утечки. Перейдем к непосредственному расчету подогревателя для рассматриваемого катода:

Для напряжения накала обычно задаётся одно из его стандартных значений. Пусть напряжение накала катода будет [1].

Зная напряжение накала, находим ток накала:

, [1]

где – мощность накала подогревателя катода,

– напряжение накала,

– ток накала;

Так же можем вычислить сопротивление нагревателя:

. [1]

Учитывая, что при рабочей температуре нагревателя , сделанного из сплава ВМ-50(W-50% и Mo-50%), удельная мощность рассеивания проволкой равна , а удельное сопротивление , рассчитаем диаметр и длину проволоки подогревателя:

, [1] , [1]

где – напряжение накала,

– ток накала,

– удельная мощность рассеивания проволокой;

На рисунке 2.3.1 изображена схема катода – его основные составляющие и их расположение. В катоде керн изготовлен из молибдена (так называемый молибденовый стакан).

1-рабочая поверхность катода (LaB₆),

2-молибденовый корпус,

3-подогреватель,

4-держатели.

Рисунок 2.3.1 – Схема рассчитываемого катода

Для рассматриваемого катода выбран подогреватель в виде плоской спирали, т.к. необходимо нагревание таблетки из гексаборида лантана (LaB₆), а не всего молибденового стакана.

На рисунке 2.3.2 представлена схема выбранного подогревателя:

Рисунок 2.3.2 – Схема подогревателя

Верхняя часть подогревателя есть ничто иное, как спираль Архимеда. В полярной системе координат уравнение Архимедовой спирали выглядит так: . Из аналитической геометрии известно, что если гладкая кривая задана уравнением , то длина дуги этой кривой выражается интегралом: , где ₁ и ₂ – значения полярного угла ? в концах дуги. Для спирали Архимеда этот интеграл запишется как

.

Интеграл табличный и равен:

.

Зная длину дуги (длина подогревателя), подбираем параметры спирали так, чтобы они соответствовали геометрическим размерам катода. Для этого воспользуемся программным пакетом Mathcad, положив, что и ₁=0. Методом подбора установим, что оптимальными значениями и ₂ будут =0.125 и ₂=3.5. Внешний вид полученной спирали представлен на рисунке 2.3.3.

Рисунок 2.3.3 – Внешний вид спирали

Расчет охлажденных концов держателя

В качестве материала держателей выберем цирконий, так как он обладает низкой теплопроводностью. Рассчитаем длину держателей:

[1]

Отсюда:

где – значение для см, см, А, зависящие от температуры . При =2500, , [1]

, [1] – теплопроводность материала ввода;

– ток накала;

– диаметр держателя;

разница между температурой держателей и температурой окружающей среды. Приняв температуру окружающей чреды за 300 К получим ;

Таким образом:

Расчет мощности потерь на охлажденных концах

Рассчитаем потери мощности на охлаждённых концах:

где – коэффициент излучения для циркония;

=5.62 – постоянная Стефана-Больцмана,

– температура держателя,

– длина держателей,

– диаметр держателей.

.

Расчет мощности, забираемой эмитирующими электронами

Найдем мощность, забираемую электронами:

,

где – заряд электрона,

– рабочая температура поверхности эмиттера,

– постоянная Больцмана.

.

Расчет мощности теплового излучения с рабочей поверхности

Мощность излучения эмитирующей поверхности рассчитывается по формуле:

,

где =5.62 – постоянная Стефана-Больцмана,

– рабочая температура поверхности эмиттера;

– коэффициент излучения для гексаборида лантана при данной рабочей температуре;

– площадь эмитирующей поверхности;

.

Расчет мощности излучения корпусом катода

Рассчитаем мощность излучения молибденового корпуса катода. Для этого необходимо сначала рассчитать площадь излучения. В нашем случае этой площадью является цилиндр высотой и радиусом .

Теперь рассчитаем непосредственно мощность излучения:

;

Проверка баланса мощностей

Проверим, выполняется ли баланс мощностей. Для этого подставим рассчитанные значения в выражение для баланса мощности:

где – мощность накала катода;

– мощность излучения с рабочей поверхности;

– мощность потерь на охлажденных концах;

– мощность, забираемая эмитирующими электронами;

– мощность излучения корпуса катода.

Термодинамический баланс мощностей выполняется с некоторым отклонением. Из выполнения термодинамического баланса мощностей следует, что мы сконструировали физически возможный катодный узел, конструкция которого будет приведена в Приложении 1.

ТОК НАКАЛА

Для школьников.

При прохождении тока по проводнику совершается работа, её совершают электрические силы (или электрическое поле). Кратко эту работу называют работой тока.

Рассматривая участок цепи, по которому проходит ток, получим следующее выражение для работы тока:

Работа тока равна произведению напряжения между концами участка на протекающий ток и время его протекания.

В случае, если участок цепи однородный (не содержит источника тока), то

тогда получим ещё две формулы для работы тока:

Если ток проходит через неподвижный проводник, то единственным результатом работы тока является его нагревание. Тогда количество выделившейся теплоты

Это запись закона Джоуля – Ленца.

Если кроме нагревания ток совершает ещё механическую работу, например, приводя в действие электродвигатель (мотор), то работа

лишь частично переходит в тепло.

В этом случае работа тока больше количества выделившейся теплоты, но закон Джоуля – Ленца выполняется.

Работа, совершаемая током в единицу времени, называется мощностью тока:

Единицей мощности тока является 1 Вт:

1 Вт – мощность выделяемая током 1 А в проводнике, между концами которого поддерживается напряжение 1 В.

Основная формула мощности для участка цепи:

Мощность постоянного тока на любом участке цепи выражается произведением силы тока на напряжение между концами участка цепи.

Так как для однородного участка цепи

то мощность можно найти ещё по формулам:

Обычно говорят не о работе, а о потребляемой из сети некоторым прибором (электроплитка, лампочки и др.) или двигателем (мотором) мощности электрического тока. Говоря о мощности (например, электродвигателя), отмечают, что работа двигателя совершается за счёт тока.

На приборах часто отмечается потребляемая ими мощность – мощность, необходимая для нормальной работы этого прибора.

Прежде поговорим об электрических лампочках, в работе которых применяется тепловое действие тока.

Всем знакомая лампа накаливания представляет собой стеклянный баллон с откачанным воздухом, в который вмонтирована спиральная вольфрамовая нить. Через металлический цоколь концы нити соединяются с проводами осветительной сети.

Нагреваясь до очень высокой температуры (до белого каления), нить лампы становится источником света.

На лампе указывается потребляемая ею мощность и напряжение, на которое она рассчитана.

Поставим себе ВОПРОСЫ и ответим на них.

Вопрос 1:

Какое количество теплоты выделяется лампой мощностью 100 Вт за секунду?

Ответ: 100 Дж.

Вопрос 2:

Какое сопротивление имеет нить лампы мощностью 100 Вт, рассчитанная на напряжение 220 В, и какой ток она потребляет?

Ответ: Воспользуемся формулами для мощности:

Сопротивление лампы найдём, разделив квадрат напряжения(на которое лампа рассчитана) на мощность лампы. Получается, что сопротивление нити лампы равно 484 Ом. Ток, протекающий по нити лампы найдём из первого равенства, то есть лампа потребляет ток 0,45 А.

Вопрос 3:

Можно ли включить последовательно две лампы одинаковой мощности, рассчитанные на 110 В, в сеть с напряжением 220 В?

Ответ: Так как лампы имеют одинаковые мощности и рассчитаны на одинаковое напряжение, то они имеют и одинаковые сопротивления. Общее напряжение 220 В распределится между ними поровну, и на каждую лампу придётся напряжение 110 В, на которое они и рассчитаны. Таким образом, лампы последовательно включить можно. При этом они будут “гореть полным накалом”.

Вопрос 4:

Что произойдёт, если в сеть с напряжением 220 В включить последовательно две лампы рассчитанные на одинаковое напряжение (110 В), но имеющие разные мощности, например 40 Вт и 100 Вт?

Ответ: Сопротивление нити каждой лампы находится через отношение квадрата напряжения, на которое она рассчитана, к мощности лампы.

Обе лампы рассчитаны на одинаковое напряжение, значит более мощная лампа (100 Вт) имеет меньшее сопротивление.

Ток через лампы идёт один и тот же, тогда согласно формуле

напряжение на более мощной лампе будет меньше, чем на менее мощной лампе.

Надо ориентироваться на расчётное напряжения ламп (в нашем случае это 110 В).

Если напряжение на лампе окажется меньше 110 В, то она будет гореть тускло (с недокалом). В данном случае это относится к лампе мощностью 100 Вт. Лампа же мощностью 40 Вт будет гореть ярко (с перекалом) и быстро перегорит. Вывод: лампы разной мощности последовательно включать нельзя.

Итак, работа ламп накаливания основана на тепловом действии света, то есть на превращении электрической энергии в тепло и свет.

Природа тепла и света одна – это электромагнитные волны. Наш глаз воспринимает их как свет только в узком диапазоне длин волн, а в широком диапазоне длин волн ощущаем их как тепло.

Это значит, что при освещении помещений лампами накаливания значительная часть энергии теряется в виде тепла.

Существуют более экономичные осветительные приборы – это люминесцентные и светодиодные лампы. Они работают не на тепловом действии тока, принцип их работы совсем другой. О принципе работы люминесцентных ламп кратко будет сказано в теме “Электрический ток в газах”, а о принципе работы светодиодных ламп – в теме “Электрический ток в полупроводниках”.

Вернёмся к тепловому действию тока.

Ответьте на такой вопрос: Сколько тепла выделяется в утюге за секунду, если сопротивление утюга, работающего от сети с напряжением 220 В, равно 1210 Ом? Ответ: 403 Дж.

Подумайте над решением следующих задач:

Ответ: 40 Ом.

Ответ: 484 Вт; 968 Вт; 242 Вт.

К.В. Рулёва, к. ф.-м. н., доцент. Подписывайтесь на канал. Ставьте лайки. Пишите комментарии. Спасибо.

Предыдущая запись: Работа тока. Объяснение теплового действия тока электронной теорией.

Следующая запись: Полезная мощность. Полная мощность.

Ссылки на занятия до электростатики даны в Занятии 1.

Ссылки на занятия (статьи), начиная с электростатики, даны в конце Занятия 45.

Ссылки на занятия (статьи), начиная с теплового действия тока, даны в конце Занятия 58.