СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Тема: Расчёт электростатической цепи.

Цель работы: научиться упрощать электростатические схемы и определять параметры цепи.

 

Теоретические сведения

Электрическая емкость проводника есть величина, характеризующая способность проводника накапливать электрический заряд, численно равная отношению заряда проводника к его потенциалу:

Последовательное соединение

Две крайние обкладки последовательной цепочки конденсаторов соединены с источником энергии, другие обкладки с источником непосредственно не соединяются и заряжаются вследствие электростатической индукции. Поэтому заряд всех конденсаторов и каждого в отдельности один и тот же:

Напряжение на эквивалентном конденсаторе равно общему напряжению группы последовательно соединенных конденсаторов:

Параллельное соединение

При параллельном соединении все конденсаторы соединены одной обкладкой в общей точке, а другой обкладкой − в другой общей точке. К этим точкам подводится напряжение источника. В таком случае группу конденсаторов тоже можно заменить одним с эквивалентной емкостью С_экв.

Все конденсаторы имеют между обкладками одно и то же напряжение U, а заряды получаются разными:

Каждый конденсатор получает заряд независимо от другого, поэтому общий заряд равен сумме зарядов конденсаторов:

Подставляя сюда выражения зарядов и сокращая на U, получим

Эквивалентная емкость равна сумме емкостей.

Энергия электрического поля

Методические указания к выполнению работы

Задание

1. Определить эквивалентную ёмкость электростатической цепи.

2. Определить распределение заряда и напряжение по участкам цепи.

3. Определить энергию электрического поля всей батареи конденсаторов.

 

 

Таблица1 – Варианты заданий

Вариант	С1 мкФ	С2, мкФ	Сз, мкФ	С4 мкФ	С5 мкФ	С6 мкФ	Дополнит, параметр
							U4= 32 В
							Q2=3⋅10-4Кл
							U3 = 30 В
							U2 = 45 В
							Q3=6⋅10-4 Кл
							Q1=2⋅10-4Кл
							U4 = 28 В
							U2= 46 В
							Q3 =13⋅10-4Кл
							U6 = 35 В

Расчётные формулы

Пример расчёта

Определить общую ёмкость и заряд группы конденсаторов, а так же заряд и напряжение каждого конденсатора, если задано: C₁=9 мкФ; С₂=14 мкФ; С₃=5 мкФ; С₄=20 мкФ; С₅=4 мкФ; U=900 В.

 

Рисунок 1 – Схема включения конденсаторов

Решение:

1. Вычислим эквивалентную ёмкость С_3,4

2. Определим эквивалентную ёмкость С_2,3,4

3. Вычислим эквивалентную ёмкость цепи:

4. Определим заряд батареи конденсаторов:

На основании свойств последовательного соединения конденсаторов:

5. Вычислим напряжение на конденсаторах С₁, С₅ и группе С_2,3,4:

6. Определим заряд конденсатора Q₂:

Q₂ = C₂ * U₂₃₄ = 14*10^-6*100 = 14*10^-4 Кл

 

7. Найдём заряд конденсаторов С₃, С₄:

Так как конденсаторы С₃, С₄ соединены последовательно, то:

8. Вычислим напряжение на конденсаторах С₃, С₄:

9. Энергия электрического поля

Wэ = Cэкв*U² /2 = 2*10^-6 * 81*10⁴/2 = 81*10^-2Дж

Контрольные вопросы

 

1. Определение электрической ёмкости.

2. Ёмкость плоского конденсатора.

3. Условия последовательного соединения конденсаторов, (заряд, напряжение, эквивалентная ёмкость).

4. Условия параллельного соединения конденсаторов, (заряд, напряжение, эквивалентная ёмкость).

5. Энергия электрического поля конденсатора.

Содержание отчёта

1. Наименование и цель работы.

2. Расчётные формулы

3. Электрическая схема

4. Выполненные задания.

5. Выводы по работе.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Основные источники:

1. Берёзкина Т. Ф. Задачник по общей электротехнике с основами электроники. – М.: Высшая школа,2001.

2. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. – М.:Академия, 2004.

3. Котур В. И. Электрические измерения и электроизмерительные приборы. – М.: Энергоатомиздат,1986.

4. Панфилов В.А. Электрические измерения. – М.:Академия, 2006.

5. Попов В. С. Теоретическая электротехника. – М.: Энергоатомиздат,1990.

6. Шишмарёв В.Ю., Шанин В.И. Электрорадиоизмерения. – М.:Академия, 2006.

Дополнительные источники:

 

1. Данилов И.А. Общая электротехника с основами электроники. – М.: Высшая школа,2008.

2. Никифоров А.Д., Бакиев Т.А. Метрология, стандартизация и сертификация. – М.: Высшая школа,2002.

3. Новиков П.Н. Задачник по электротехнике. – М.:ПрофОбрИздат,2001.

4. Сиднев Ю.Г. Электротехника с основами электроники. – Ростов-на-Дону:Феникс, 2002.

5. Тартаковский Д.Ф., Ястребов А.С. Метрология, стандартизация и технические средства измерений. – М.: Высшая школа,2002.