Кривая, изображающая зависимость анодного тока лампы Iа от ее сеточного напряжения Uc, носит название вольтамперной характеристики лампы. Типичная характеристика трехэлектродной лампы показана на рис. 180. Как видно из этого рисунка, когда сетка находится при положительном потенциале по отношению к катоду, т. е. соединена с положительным полюсом батареи, то увеличение сеточного напряжения Uc приводит к увеличению анодного тока до тех пор, пока этот ток не достигнет насыщения. Если же мы сделаем сетку отрицательной по отношению к катоду, то при увеличении абсолютного значения сеточного напряжения анодный ток будет падать,
234
пока при некотором отрицательном потенциале на сетке лампа не окажется запертой, т. е. ток в анодной цепи не обратится в нуль.
Нетрудно понять причину этих явлений. Когда сетка заряжена положительно относительно катода, она притягивает к себе электроны из облака объемного заряда вблизи катода; при этом значительная часть электронов пролетает между витками сетки и попадает на анод, усиливая анодный ток. Таким образом, способствуя рассасыванию объемного заряда, положительно заряженная сетка увеличивает анодный ток. Наоборот, отрицательно заряженная сетка уменьшает анодный ток, потому что отбрасывает назад электроны, т. е. увеличивает объемный заряд вблизи катода. Так как сетка расположена гораздо ближе к катоду, чем анод, то уже малые изменения разности потенциалов между ней и катодом очень сильно отражаются на объемном заряде и сильно влияют на силу анодного тока. В обычных электронных лампах изменение сеточного напряжения на 1 В меняет анодный ток на несколько миллиампер. Для того чтобы достичь такого же изменения тока путем изменения анодного напряжения, это напряжение нужно было бы изменить гораздо больше — на несколько десятков вольт.
Одним из важнейших применений электронных ламп является применение их в качестве усилителей слабых токов и напряжений. Поясним на простом примере, как это осуществляется. Представим себе, что между сеткой и катодом лампы включен резистор с очень большим сопротивлением Rc, скажем 1 МОм (рис. 181). Проходящий через это сопротивление очень слабый ток i, скажем 1 мкА, создаст на этом сопротивлении по закону Ома напряжение Uc= iRc. В нашем примере это напряжение равно 1 В. Но при таком изменении сеточного напряжения анодный ток меняется на 2—3 мА. Стало быть, изменение тока через сеточное сопротивление на 1 мкА
вызывает изменение анодного тока, в несколько тысяч раз большее. Мы усиливаем, таким образом, первоначальный очень слабый ток в несколько тысяч раз, доставляя необходимую энергию за счет анодной батареи.
Если в анодную цепь мы включим некоторое «нагрузочное» сопротивление Rнагр, скажем 10 кОм, то изменение анодного тока на 2— —3 мА вызовет приращение напряжения на этом сопротивлении 20—30 В, Иными словами, изменение сеточного напряжения на 1 В изменяет напряжение между точками а и b «нагрузочного» сопротивления на 20—30 В. Мы осуществили таким образом усиление первоначального очень малого напряжения.
Рис. 181. Схема включения трехэлектродной лампы как усилителя тока и напряжения далее