Poloautomatizovaná VA charakteristika doutnavého výboje na tokamaku GOLEM

Podobné dokumenty
Základní experiment fyziky plazmatu

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 11: Termická emise elektronů

ELT1 - Přednáška č. 6

Úloha 1: Kondenzátor, mapování elektrostatického pole

PŘECHODOVÝ JEV V RC OBVODU

FYZIKA II. Petr Praus 6. Přednáška elektrický proud

Elektrostatika _Elektrický náboj _Elektroskop _Izolovaný vodič v elektrickém poli... 3 Izolant v elektrickém poli...

Elektrický proud 2. Zápisy do sešitu

Úloha I.E... nabitá brambora

Elektrický proud. Opakování 6. ročníku

PRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

15. Elektrický proud v kovech, obvody stejnosměrného elektrického proudu

INSTITUT FYZIKY VŠB-TU OSTRAVA

Elektrický zdroj napětí

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jiří Kozlík dne:

11 Termická emise elektronů

ELEKTRICKÝ PROUD ELEKTRICKÝ ODPOR (REZISTANCE) REZISTIVITA

1. Změřte Hallovo napětí v Ge v závislosti na proudu tekoucím vzorkem, magnetické indukci a teplotě. 2. Stanovte šířku zakázaného pásu W v Ge.

Vyzařování černého tělesa, termoelektrický jev, závislost odporu na teplotě.

pracovní list studenta RC obvody Měření kapacity kondenzátoru Vojtěch Beneš

Abstrakt. fotodioda a fototranzistor) a s jejich základními charakteristikami.

Elektronické praktikum EPR1

Praktikum II Elektřina a magnetismus

Studium tranzistorového zesilovače

V následujícím obvodě určete metodou postupného zjednodušování hodnoty zadaných proudů, napětí a výkonů. Zadáno: U Z = 30 V R 6 = 30 Ω R 3 = 40 Ω R 3

2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřený předmětem jsou v tomto případě polovodičové diody, jejich údaje jsou uvedeny v tabulce:

Určeno pro posluchače všech bakalářských studijních programů FS

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Polovodičový usměrňovač

I 3 =10mA (2) R 3. 5mA (0)

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úlohač.5 Název: Měření osciloskopem. Pracoval: Lukáš Ledvina

Základní vztahy v elektrických

Technická měření v bezpečnostním inženýrství. Elektrická měření proud, napětí, odpor

Fyzikální praktikum II

1. Stanovte a graficky znázorněte charakteristiky vakuové diody (EZ 81) a Zenerovy diody (KZ 703).

Obvodové prvky a jejich

Laboratorní práce č. 3: Měření elektrického proudu a napětí

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

MĚŘENÍ PARAMETRŮ FOTOVOLTAICKÉHO ČLÁNKU PŘI ZMĚNĚ SÉRIOVÉHO A PARALELNÍHO ODPORU

Příklady: 28. Obvody. 16. prosince 2008 FI FSI VUT v Brn 1

Základní měření s výchylkovými multimetry Laboratorní cvičení č. 1

Elektrický proud. Elektrický proud : Usměrněný pohyb částic s elektrickým nábojem. Kovy: Usměrněný pohyb volných elektronů

2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřeným předmětem je v tomto případě zenerova dioda její hodnoty jsou uvedeny v tabulce:

vysokoteplotního plazmatu na tokamaku GOLEM

Nelineární obvody. V nelineárních obvodech však platí Kirchhoffovy zákony.

Technická měření v bezpečnostním inženýrství. Elektrická měření proud, napětí, odpor

Měření vlastností střídavého zesilovače

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 1: Kondenzátor, mapování elektrického pole

Jednoduchý elektrický obvod

Martin Lipinský A Fyzikální Praktikum Měření proudu a napětí v obvodech elektrického proudu

Laboratorní úloha č. 2 - Vnitřní odpor zdroje

2 Přímé a nepřímé měření odporu

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM 2

ANOTACE vytvořených/inovovaných materiálů

MENSA GYMNÁZIUM, o.p.s. TEMATICKÉ PLÁNY TEMATICKÝ PLÁN (ŠR 2017/18)

Syntéza obvodu teplotní kompenzace krystalového oscilátoru

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úloha č. 6. Název: Měření účiníku. dne: 16.

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 7: Rozšíření rozsahu miliampérmetru a voltmetru. Cejchování kompenzátorem. Abstrakt

Polohová a pohybová energie

6. Vnitřní odpor zdroje, volt-ampérová charakteristika žárovky

Účinnost tepelného stroje

Fyzikální praktikum II

Stanovení korozní rychlosti elektrochemickými polarizačními metodami

Elektronika pro informační technologie (IEL)

PŘECHODOVÝ DĚJ VE STEJNOSMĚRNÉM EL. OBVODU zapnutí a vypnutí sériového RC členu ke zdroji stejnosměrného napětí

ZÁPIS DO ŠKOLNÍHO SEŠITU část 06 ELEKTRICKÝ PROUD - část 01

2. Měření odporu rezistoru a volt-ampérové charakteristiky žárovky

Praktikum III - Optika

Fyzikální praktikum...

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Název projektu: EU peníze školám. Základní škola, Hradec Králové, M. Horákové 258

Fyzikální praktikum II - úloha č. 5

Pomůcky, které poskytuje sbírka fyziky, a audiovizuální technika v učebně fyziky, interaktivní tabule a i-učebnice

Pracovní list žáka (SŠ)

Fyzika. 8. ročník. LÁTKY A TĚLESA měřené veličiny. značky a jednotky fyzikálních veličin

Úloha 1: Zapojení integrovaného obvodu MA 7805 jako zdroje napětí a zdroje proudu

Fyzikální praktikum II

Měření vlastností stejnosměrných tranzistorových zesilovačů

Grafické řešení: obvod s fotodiodou

Měrný náboj elektronu

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření magnetických veličin, část 3-9-3

Fyzikální praktikum...

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Experiment P-10 OHMŮV ZÁKON. Sledování vztahu mezi napětím a proudem procházejícím obvodem s rezistorem známého odporu.

Ohmův zákon: Elektrický proud I v kovovém vodiči je přímo úměrný elektrickému napětí U mezi konci vodiče.

Pracovní list žáka (SŠ)

2. Pro každou naměřenou charakteristiku (při daném magnetickém poli) určete hodnotu kritického

LABORATORNÍ CVIČENÍ Elektrotechnika a elektronika

ρ = měrný odpor, ρ [Ω m] l = délka vodiče

Název: Zdroje stejnosměrného napětí

Použitý rezistor (jmenovitá hodnota): R1 = 270 kω je přesný metalizovaný rezistor s přesností ± 0,1%.

Název: Polovodiče zkoumání závislosti odporu termistoru a fotorezistoru na vnějších podmínkách

Teorie: Voltampérovou charakteristiku měříme v propustném i závěrném směru.

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Hallův jev. stud. skup. FMUZV (73) dne 5.12.

ELEKTRICKÉ STROJE. Laboratorní cvičení LS 2013/2014. Měření ztrát 3f transformátoru

pracovní list studenta Elektrický proud v kovech Voltampérová charakteristika spotřebiče Eva Bochníčková

VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V KOVECH

11. Odporový snímač teploty, měřicí systém a bezkontaktní teploměr

TRANZISTOROVÝ ZESILOVAČ

Transkript:

Poloautomatizovaná VA charakteristika doutnavého výboje na tokamaku GOLEM O. Tinka, Š. Malec, M. Bárta Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská, Břehová 7, 115 19 Praha 1 malecste@fjfi.cvut.cz Abstrakt Uvažovali jste někdy jaký vliv má tvar elektrického pole na VA charakteristiku doutnavého výboje? Změní se křivka nějak? Změní se vůbec? Náš experimentu se pokusí zodpovědět tyto otázky v toroidální geometrii tokamaku GOLEM. Proces bude částečně automatizován a celý experiment je navíc předstupněm měření VA charakteristiky tokamakového plasmatu. 1 Konfigurace experimentu Ze zkušeností z předchozích experimentů [1] bylo rozhodnuto zapojit experiment pro první měření, tak, jak je popsáno obrázku 1). Hodnota odporu na rezistoru R1 byla 120 kω. Obrázek 1: Schéma zapojení Při všech měřeních byla sonda natočena o 45 vůči toroidálnímu směru a délka manipulátoru mimo komoru činila 2,4 cm. Při prvním měření se vyskytl problém při měření záporné větve VA charakteristiky (záporné napětí na zdroji). Po diskusi byl pro druhé a třetí měření z experimentu vyřazen multimetr měřící napětí na zdroji. Toto napětí bylo poté odezíráno z analogového voltmetru zabudovaného ve zdroji. 2 Průběh experimentu Experiment bylo třeba opět před začátkem sestavit. Ještě před začátkem měření se vyskytl problém s multimetrem měřícím napětí na zdroji - došlo k jeho výměně. Celkem proběhla

tři měření. Nejprve bylo měřeno dle starého schématu (již zmíněno výše). Krok napětí na zdroji činil 2 V a rozpětí napětí bylo 10 V. Problém, který se při měření vyskytl způsobil, že bylo měřeno stále stejné napětí 2 V. Jeho příčinou nejspíše byl nezanedbatelný vnitřním odpore multimetru, který měřil napětí na zdroji. Proto bylo rozhodnuto tento multimetr vyřadit. Poté bylo měřeno ještě jednou v H 2 a následně jednou v He. Relevantní data jsou pouze z 2. a 3. měření. Komunikace multimetru měřící napětí na odporu s počítačem probíhala po sériové lince a bylo zajištěna programem, psaném v jazyku python, jehož výstupem byl aritmetický průměru ze zadaného počtu měření (pro jedno napětí na zdroji). Program byl tedy spouštěn po každém kroku napětí na zdroji. 3 Zpracování dat VA Charakteristiky dvojité sondy, měřené při doutnavém výboji ve vodíku a heliu byly vyhodnoceny technikou popsanou v práci [2]. 3.1 Elektronová teplota Elektronová teplota je určena z výrazu: Který se dá přepsat jako: kt e e = 1 di du p I 1 I 2 I 1 + I 2 (1) kt e e = 1 du R du p U 1 U 2 U 1 + U 2 (2) Kde T e je elektronová teplota, e elementární náboj a k Boltzmanova konstanta. Význam parametrů I 1,2 resp. U 1,2 je patrný z obrázku 2). Charakteristiky změřené na tokamaku GOLEM jsou pro oba pracovní plyny porovnány v obrázku 3). Obrázek 2: Legenda k parametrům

Obrázek 3: VA charakteristika na tokamaku GOLEM Symboly na obrázku 3) jsou změřené hodnoty, čáry představují jejich interpolaci. Z výrazu (2) plyne, že potřebujeme určit derivaci du R / du p, kterou zjistíme numericky. Výsledek je na obr. 4). Obrázek 4: Derivace U R podle U P Maximum derivace se nachází v okolí U P = 0, jak se dá očekávat. Další parametry potřebné ke stanovení elektronové teploty (U 1 a U 2 ) určíme extrapolací lineární části IV charakteristiky (obr. 5 a 6).

Obrázek 5: extrapolace lineární části VA char. Vodíku Obrázek 6: extrapolace lineární části VA char. Helia 3.2 Elektronová hustota Lokální elektronová hustota je určena vztahem: n e = I 1 + I 2 (3) kt ea e m i

Kde e je elementární náboj, k Boltzmanova konstanta, A je plocha sondy a m i je hmota iontu pracovního plynu. Hodnoty I 1, I 2 lze získat z hodnot z U 1, U 2 užitím Ohmova zákona. I = U R (4) Kde R je odpor rezistoru na kterém jsme měřili schodek napětí a U právě toto napětí. Následuje tabulka napětí a jim příslušným proudů. U i [V ] I i [A] U 1H2 0.45 3.75 10 6 U 2H2-0.44 3.66 10 6 U 1He 0.95 7.916 10 6 U 2He -1.09 9.083 10 6 Tabulka 1: Převod napětí na proud 4 Výsledky - závěr Lokální elektronová teplota v heliovém výboji je tedy pod dosazení do rovnice 1) kt e = 2.3 ev a ve vodíkovém kt e = 3.02 ev Po dosazení do vztahu 3) dostáváme hustotu vodíkového plasmatu 1.92 10 9 částic na cm 3 a hustotu heliového plasmatu 3.3 10 10 částic na cm 3. Hodnoty teplot se zdají být rozumné, tudíž je zvolený experimentální setup nepochybně správný. 5 Reference [1] O. Tinka, Š. Malec, M. Bárta,VA charakteristika Doutnavého výboje na dvojité sondě, http://golem.fjfi.cvut.cz/wiki/trainingcourses/fyzsem/2016/index [2] M. Mozetič,Characterization of extremely weakly ionized hydrogen plasma with a double langmuir probe, http://mit.imt.si/revija/izvodi/mit115/mozetic.pdf