Покоренная плазма

Так держать!

Вспомнился мне один случай.

Пришел ко мне как-то сосед-фотолюбитель и пожаловался на странное поведение приборчика, который он сконструировал. Этот электронный прибор называется дозатором времени.

Предположим, для получения хорошего снимка требуется, чтобы лампа фотоувеличителя была включена в течение семи секунд. В темноте трудно следить за секундной стрелкой часов. Эту заботу берет на себя дозатор. Фотограф устанавливает переключатель на цифру «7» и включает фотоувеличитель. В дозаторе тотчас начинает заряжаться конденсатор. Как только напряжение на конденсаторе достигнет нужной величины, схема срабатывает и реле мгновенно разрывает электрическую цепь.

Лампа фотоувеличителя гаснет.

Но у моего соседа дозатор времени преподносил сюрпризы. Если им пользовались днем, он работал точно. Вечером же он почему-то «растягивал» секунды, выключал лампу позднее, чем это было нужно. А дело заключалось в том, что на работу дозатора времени влияло поведение напряжения электрической сети. Днем сравнительно мало берется электрического тока из сети, напряжение ее нормальное — 127 вольт. Вечером зажигаются тысячи электроламп, сотни приемников и других устройств. Напряжение электрической сети падает. На глаз это падение почти незаметно. А точные приборы, такие, как дозатор времени, начинают работать более лениво, допускают ошибки.

Поэтому соседу-фотолюбителю я посоветовал поручить заботиться о нормальной работе дозатора плазме.

Он так и сделал. Купил в магазине радиолампу — стабилизатор напряжения, установил ее в своем дозаторе, и все пошло хорошо.

Стабилизатор напряжения, или стабилитрон, — это газоразрядная лампа, внутри которой трудится тлеющий разряд.

Устройство ее несложно. В стеклянном баллончике смонтировано несколько тонких металлических цилиндров разных диаметров, цилиндры вставлены друг в друга. Вместо воздуха в баллон накачан газ неон.

Посмотрим, как стабилитрон поддерживает напряжение на одном уровне.

Это легко понять из рисунка, на котором показан разрез стабилитрона и дана схема его включения.

Как видно из рисунка, стабилизируемое напряжение подается на внутренний и наружный цилиндрики. В лампе возникает тлеющий разряд.

Расстояние между цилиндрами стабилитрона невелико, поэтому положительного столба разряда нет, а существуют только катодные части разряда. В этом отношении стабилитрон похож на плазменные источники света, использующие катодное свечение разряда.

Ввиду того что в цепь включено сопротивление, сила тока разряда невелика. При этом свечением покрывается не весь катод, в данном случае наружный цилиндрик, а только часть его.

Если увеличить ток через стабилитрон, то увеличится и площадь свечения катода. Напряжение же между катодом и анодом останется прежним. Таков закон тлеющего разряда. В науке он называется законом постоянства нормального катодного падения потенциала.

Нагрузка — а ею могут быть отдельные радиолампы, обмотки реле и т. д. — подключается к двум внутренним цилиндрикам. На схеме она обозначена буквой «Н». В нагрузку ответвляется часть тока, протекающего через стабилитрон.

Ввиду того что катодное падение напряжения постоянно и не зависит от внешних условий, этот ответвляемый ток по своей величине не меняется. Заряжайте этим током конденсатор дозатора времени, и он не будет реагировать на скачки напряжения, подаваемого на стабилитрон.

В дозаторе времени конденсатор заряжается постоянным током (переменным током конденсатор заряжать нельзя). Поэтому там стабилизируется, держится на одном уровне напряжение, которое дает выпрямитель, смонтированный в этом же приборе.

Но стабилитроны неплохо работают и на переменном токе, несмотря на то что электроды при этом меняются своими ролями.

«Так держать!» — эту команду хорошо знают рулевые кораблей. Она означает, что корабль должен двигаться точно в заданном направлении.

Плазма тоже исправно подчиняется такой команде. Она «гасит» все прыжки напряжения и «выдает» напряжение строго определенной величины, причем выполняет свои обязанности автоматически.