【种花家务·物理】3-6-08三极电子管,电子管放大器『数理化自学丛书6677版』
【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』,此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版,并于1977年正式再版的基础自学教材,本系列丛书共包含17本,层次大致相当于如今的初高中水平,其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材,很多概念已经与如今迥异,因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外,黑字是教材原文,彩字是我写的注解。
【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版,即80年代的改开版,改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容,直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版,首先是因为6677版保留了很多古早知识,让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小,即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材,不该被埋没在故纸堆中,是故才打算利用业余时间,将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。
第六章无线电基础
【山话|| 本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿;功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳;热量的单位卡路里等于4.186焦耳;电荷的单位静库(1库伦=3×10⁹静库);电势的单位静伏等于300伏特。另外这套老教材中力的单位常用公斤、克等,但如今是不允许的,力是不能使用质量单位的。】
§6-8三极电子管,电子管放大器
【01】在屏极、阴极间添加了栅极后就构成了三极电子管。栅极是套在阴极的外面,用金属导线绕在支柱上的圆柱形或扁盒形的稀疏网,它离阴极很近,如图6·23所示。栅极可以控制电子管的电子流,使电子管能作更多的工作。如图6·24所示,用丙电池使栅极带上正电,那么栅极和屏极会产生一个相当强大的合成电场,使从阴极脱出的电子所受的电场力加大,也就是电子的运动速度加快。同时使通过栅极飞向屏极的电子数目大为增多,因而屏极电流增大,其中也有一小部分电子到达栅极时,从栅极电路流回阴极,产生了栅极电流。如果把丙电池的正负极倒接过来,使栅极带上负电,那末它就会削弱屏极对电子的吸引力,也就是减小屏极电流。同时由于栅极电压比阴极电压低,因而它推斥电子,不会产生栅极电流。可见改变栅极的电压(栅极和阴极间的电势差,在无线电技术中常称为栅极电压。因为一般常把阴极接地,它的电势为零),就能控制屏极电流的变化。

【02】我们知道,如果改变屏极电压(屏极和阴极间的电势差),也能引起屏极电流的变化,但栅极离开阴极比屏极离开阴极近得多,因此栅极电压的变化所引起的屏极电流的变化,要比屏极电压的变化所能引起的大得多。总的来说,栅极电压作微小的变化,就能引起屏极电流作相当大的变化。
【03】三极管的这种特性使我们可能利用它来作为放大器。

【04】三极管放大器的工作原理如图6·25所示,如果在三极管的屏极电路里,串联一个阻值较大的电阻 R 。把需要放大的交变电压 E₁,加在三极管的栅极电路里,于是在屏极电路里就产生一个放大了的电压。因为在正半周时,电子容易达到屏极,所以屏流加大,E₁ 在负半周时,栅极起了推斥电子的作用,所以屏流减小,可见屏流变化形状是和输入电压的变化形状一致的。根据欧姆定律 V=Ⅰ·R,既然 R 的值是固定的,所以两端的电压一定是和屏极电流成比例的,也就是 R 上电势降落的变化是和屏流的变化规律一样的。因为屏流的变化形状又和 E₁ 的变化形状一致,所以屏极电压和栅极信号电压的变化一样。由于负载电阻 R 和屏流都相当大,所以屏极的交变电压要比栅极上的信号电压大得多,也就是三极电子管把信号放大了。
【05】三极电子管有放大的作用,它的能量由甲电池和乙电池来供给,所以是符合能量转换和守恒原理的。

【06】四极管和五极管等的构造要比三极管复杂些,图6·26是它们的符号,但基本放大原理是一样的。
【07】放大器的种类很多,按任务分有电压放大器和功率放大器等,按频率范围分有高频放大器和低频放大器(即音频放大器)等,在无线电发送机和接收机里或电子仪器里,放大器被广泛地应用着。
习题6-8
1、三极电子管的构造如何?栅极为什么对屏极电流有控制作用?
2、说明三极电子管放大器的工作原理.放大的能源是从哪里来的?