ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА МЕТОДОМ РАЗРЯДКИ И ЗАРЯДКИ




Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет

Имени Александра Григорьевича и

Николая Григорьевича Столетовых»

 

 

Кафедра: «ФПМ»

Дисциплина: Физика

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 5.11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА МЕТОДОМ РАЗРЯДКИ И ЗАРЯДКИ

 

 

Утверждена на методическом

семинаре кафедры ФПМ

 

Зав.кафедрой _____________

 

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

1. Сборку и разборку схемы производить только при отключенном источнике питания.

2. Перед включением в сеть проверить, что потенциометры стоят на нуле.

3. Не включать собранную схему пока не изучите инструкцию по работе и не получите на это разрешение преподавателя или лаборанта.

4. Не допускать зашкаливания приборов.

5. Схема должна находиться под напряжением только во время регулировки и снятия показаний с приборов.

6. Строго соблюдать порядок выполнения работы, описанный в инструкции.

 

 

Лабораторная работа № 5.11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА МЕТОДОМ РАЗРЯДКИ И ЗАРЯДКИ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определить емкость конденсатора методом разрядки и зарядки.

ПРИБОРЫИ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: автоматический переключатель, регулятор напряжения, источник постоянного напряжений на 40 В, вольтметры постоянного тока на 75 В, гальванометр, конденсатор, реостат на 3ОО Ом и провода.

ВВЕДЕНИЕ

При разрядке конденсатора по цепи идет меняющийся по ве­личине ток:

,

где dg - количество электричества, протекающее за время t

через поперечное сечение проводника.

Следовательно, dg = Idt,

Тогда количество электричества, протекающего через поперечное сечение проводника за время t,будет:

Если периодически заряжать конденсатор через гальвано­метр, обладающим периодом значительно большим, чем за время зарядки конденсатора, то получим отклонение стрелки гальвано метра, но изменяющееся со временем. Это отклонение соответствует току i0, определяющему его среднее значение за все время, пока идет процесс перезарядки, т.е. гальванометр покажет среднее значение тока:

I =g/t

откуда, g=It (1)

c другой стороны g=g1N (2) где g1 - заряд конденсатора,

N - число разрядов за время t.

Частота разрядов за одну секунду:

f=N/t (3)

Емкость конденсатора: (4)

где U - напряжение на конденсаторе.

Из формул (1), (2), (3), (4) получим:

 

ОПИСАНИЕ АППАРАТУРЫИ МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ

Исследуемый конденсатор (рис. 1) заряжается от источника постоянного тока и напряжения на 40 В, а затем автоматически действующий переключатель П отсоединяет одну из обкладок от источника и замыкает её на гальванометр. При этом конденсатор разражается. Цикл "зарядка-разрядка" повторяется с частотой работы переключателя (50 раз в сек.).

 

 

 
 

Сопротивление гальванометра и емкость конденсатора выбраны столь малыми, что конденсатор успевает зарядиться менее, чем зa одну долю секунды. Период же собственных колебаний подвижной системы гальванометра значительно больше этой величины.

 
 

  U
- +
рис.1

Устанавливая с помощью движка потенциометра напряжение, определяемое вольтметром и измеряя ток с помощью гальванометра, можно посчитать неизвестную емкость конденсатора по формуле:

В качестве переключателя П в работе применено специальное устройство - поляризованное реле. Схема его показана на рис.2.

На подковообразном железном сердечнике намотана намагничивающая катушка, по которой пропускается ток частотой f=50 Гц и напряжением 100 В. Посередине между полюсами Р и Qпомещен стержень - якорь N.

 
 

рис.2

 

Последний соединен о клеммой 1 (рис. 2). Если в катушке тока нет, то система двух пружин "А" и "В" удерживает якорь N точно посередине между полюсами Р и Q. Когда в катушке идет переменный ток, то создается переменное магнитное поле, которое способствует притяжению якоря поочередно к полюсам в зависимости от направления тока в катушке. При этом якорь N с пружинами "А" и "В" будет поворачиваться вокруг стерженька "О” (рис. 2), перпендикулярного плоскости стержня. При этом контакты К и L (рис. 2) поочередно прикасаются к клеммам 2 и 3. Тем самым конденсатор (рис. 1) то разряжается, то заряжается 50 раз в секунду.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Собирают цепь по схеме рис. 1 включая в нее конденсатор неизвестной емкости.

2. Ставят движок Д потенциометра АВ на нуль, включают источник питания постоянного тока и с помощью движка Д устанавливают на конденсаторе напряжение 3O-40 В. Снимают показания приборов и результаты записывают в таблицу.

ПРИМЕЧАНИЕ: ток в амперах получают, умножив показания гальванометра на цену деления.

N конденсаторов F, Гц U, В I, А С, Ф.
параллельное coeд. последовательное соед.   50 Гц            

 

3. Уменьшить до нуля напряжение на выходе ЛАТРа и потенциометра, выключают источник тока и заменяют первый конденса­тор вторым. Включив источник, проделывают опыт со вторым кон­денсатором.

4. Проводят опыт для последовательного и параллельного соединения конденсаторов.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТА

1. По результатам опытов и формуле (5) вычисляют емкость конденсаторов С1 и С2, а также емкости С послед. и С пар.

2. Зная величины С1 и С2, рассчитывают емкости при парал­лельном и последовательном соединении конденсаторов:

Спар= С1 +С2

3. Относительную погрешность для каждого конденсатора рассчитывают по формуле:

4. Погрешностью частоты Df переменного тока можно пренебречь. Значения DI и DU берутся приборные. Исходя из класса точности, абсолютную погрешность находят, умножая относительную погрешность на емкость.

Окончательные результаты записывают в виде: С=Ссред DС.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется емкостью уединенного проводника? Написать формулу. Каковы единицы измерения емкости?

2. Написать формулу емкости при последовательном и параллельном соединение конденсаторов.

3. Написать формулу емкости плоского конденсатора с одним или несколькими слоями диэлектриков.

4. Вывести расчетную формулу (5).

5. Начертить схему и рассказать о действии автоматического реле.

6. Рассказать о порядке выполнения работы.

 

Литература

1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики – М.: Высшая школа, 1989.

2. Савельев И.В. Курс общей физики, т.2 – М.: Наука, 1989.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-11-19 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: