Эксперимент с коммутирующим диодом: Подавление индуктивного отбоя неоновой лампой

Детали и материалы

• 6-вольтовый аккумулятор
• Силовой трансформатор: 120 VAC понижающий до 12 VAC (Radio Shack #273-1365, 273-1352 или 273-1511)
• Выпрямительный диод 1N4001 (Radio Shack #276-1101) — подойдет любой диод серии 1N400X
• Неоновая лампа (Radio Shack #272-1102)
• Два тумблера SPST (Single-Pole, Single-Throw)

Хотя рекомендуется специальный трансформатор, подойдет любой железосердечный индуктор. Для экономичной конструкции бытовые выключатели света могут служить тумблерами.

Перекрестные ссылки

• Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Chap. 16: «RC and L/R Time Constants»
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, Chap. 3: «Diodes and Rectifiers»

Цели обучения

• Повторить явление индуктивного «отбоя»
• Продемонстрировать, как диод может подавлять индуктивный отбой

Схема

Иллюстрация

Инструкции

При сборке схемы соблюдайте полярность диода: катод (обозначенный одной полосой) должен быть направлен к положительному (+) полюсу аккумулятора. Диод должен быть обратно смещен и не проводить, когда тумблер №1 в положении «on».

Используйте высоковольтную (120 В) обмотку трансформатора как катушку индуктора. Первичная обмотка обычно имеет большую индуктивность, чем вторичная, давая более выраженный эффект вспышки лампы. С тумблером №2 в положении «off» диод отключен от схемы.

Быстро открывайте и закрывайте тумблер №1. Когда он размыкается, неоновая лампа вспыхнет из-за индуктивного отбоя: индуктор генерирует большое напряжение, сопротивляясь резкому падению тока. Эта вспышка демонстрирует энергию, запасенную в магнитном поле.

Индуктивный отбой может повреждать контакты тумблера дуговой разрядкой. Неоновая лампа предоставляет безопасный путь разряда, преобразуя запасенную энергию в свет и тепло, тем самым защищая контакты.

Для иллюстрации защитного эффекта замкните тумблер №2, соединяя диод. Повторите быстрые открывание/закрывание тумблера №1. На этот раз неоновая лампа не вспыхнет, потому что диод ограничивает пик напряжения, безопасно перенаправляя ток.

Проверьте работу схемы, измеряя напряжение на индукторе, пока тумблер №1 замкнут. Полное напряжение аккумулятора указывает на правильную ориентацию диода; низкое показание предполагает перевернутый диод, вызывающий короткое замыкание.

Связанный рабочий лист

• Miscellaneous Diode Applications Worksheet