Релаксационные колебания

Релаксационными колебаниями называют периодически повторяющийся процесс, состоящий из двух стадий:

1. Медленного накопления энергии системы до определенного критического значения.

2. Последующей разрядки энергии, происходящей почти мгновенно.

Релаксационные колебания широко распространены (вибрации тормозов трамвая, звучание струн смычковых музыкальных инструментов, работа генераторов развертки в телевизорах и т.д.).

Рассмотрим действие релаксационного генератора, основной частью которого является неоновая лампа. Неоновая лампа состоит из стеклянного баллона, в который впаяно два электрода – анод и катод – в виде металлических пластинок, расположенных на расстоянии 2-3мм. Баллон заполнен неоном при низком давлении (10-15мм рт.ст.). Основная особенность неоновой лампы заключается в том, что она начинает проводить ток только при определенном напряжении напряжении зажигания. Если напряжение на электродах лампы , ток через лампу не идет, так как неон (инертный газ) является диэлектриком и его сопротивление велико ( ). При напряжении происходит пробой диэлектрика – через лампу идет ток. При этом неон светится оранжевым светом, лампа зажигается; потенциал зажигания лампы. Потенциал зажигания зависит от расстояния между электродами, формы электродов, природы и давления наполняющего баллон газа. После зажигания неоновая лампа может гореть уже и при более низком напряжении. Гаснет лампа при напряжении , называемом напряжением гашения.

Рис. 133

Вольт-амперная характеристика неоновой лампы имеет вид, представленный на рис. 133 . При малом напряжении на электродах ток через лампу не идет, так как ее сопротивление очень большое. При вспыхивании лампы ток скачком достигает значения и ее сопротивление становится малым. При дальнейшем увеличении напряжения ток в лампе все время возрастает по прямой ab. Если уменьшать напряжение, то ток уменьшается по прямой bc, близкой к ab.

а б

Рис. 134

Рассмотрим действие релаксационного генератора, основанного на процессах зарядки и разрядки конденсатора, изображенного на рис.134 а. При замыкании ключа ВК конденсатор медленно заряжается от батареи , напряжение на электродах неоновой лампы возрастает по закону

в момент, когда напряжение на конденсаторе достигает значения , лампа зажигается, ее электрическое сопротивление резко уменьшается и через нее идет ток. При этом происходит разряд конденсатора по закону

.

Когда разность потенциалов на электродах лампы и соответственно на пластинах конденсатора упадет до значения , лампа гаснет. Конденсатор снова начинает заряжаться. Таким образом, лампа будет периодически вспыхивать через определенные промежутки времени

(11-14)

Зависимость представлена рис.134б .