Зависимость напряжения на конденсаторе от расстояния между обкладками
Таблица 1.
| Величина | № опыта Ед. измерения | |||||||||
| мм | |||||||||
| В | 0,5 |
Зависимость напряжения на конденсаторе от напряжения на источнике питания.
Таблица 2.
| Величина | № опыта Ед. измерения | |||||||||||
| кВ | 0,5 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | ||||||
|
| В | 14,5 | 19,5 |
Результаты измерения напряжения на конденсаторе в зависимости от напряжения питания, с диэлектриком и без диэлектрика в конденсаторе
Таблица 3.
| Величина | № опыта Ед. измерения | |||||||||||
|
| кВ | 0,5 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | ||||||
|
с диэлект.
| В | 4,5 | 8,5 | 12,5 | 20,5 | 36,5 | ||||||
|
без диэлект.
| В | 4,5 | 7,5 | 8,5 | 13,5 |
Обработка результатов измерений
Зависимость ёмкости конденсатора от расстояния между обкладками
Таблица 4.
| Величина | № опыта Ед. измерения | |||||||||
|
| мм | |||||||||
| нФ | 1,3 | 1,1 | 0,9 | 0,7 | 0,4 | 0,4 | 0,3 | 0,1 | 0,06 |
| нФ | 0,235 | 0,117 | 0,094 | 0,047 | 0,031 | 0,023 | 0,016 | 0,012 | 0,007 |
Определение электрической постоянной при различных напряжениях питания
Таблица 5.
| Величина | № опыта Ед. измерения | |||||||||||
|
| кВ | 0,5 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | ||||||
| пФ/м | 12,5 | 10,4 | 11,1 | 10,4 | 10,06 | 10,11 | 10,15 | 10,18 |
Определение электрической постоянной при различных расстояниях между обкладками конденсатора.
Таблица 6
| Величина | № опыта Ед. измерения | |||||||||
|
| мм | |||||||||
|
| пФ/м | 4,5 | 5,5 | 8,3 | 8,3 | 12,4 | 5,5 | 4,8 |
Зависимость 
.
Таблица 7.
| Величина | № опыта Ед. измерения | |||||||||||
|
| кВ | 0,5 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | ||||||
E 
| кВ/м | 49,6 | 99,2 | 148,8 | 198,3 | 247,9 | 297,5 | 347,1 | 396,7 | 446,4 | ||
Е 
| кВ/м | 49,8 | 99,7 | 149,6 | 199,4 | 249,3 | 299,2 | 398,8 | 448,7 | 498,6 | ||
| 2,8 | 2,7 | 2,6 | 2,7 | 2,6 | 2,6 | 2,6 | 2,6 | 2,5 | 2,5 | ||
| 1,2 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,9 |
VIII. Пример вычисления
1. Исходные данные
S=0,0531 м2
Погрешность прямых измерений:
2. Вычисления
Для первого опыта в таблице 4 по формулам (1) и (2):
Аналогично получены результаты для других опытов, которые приведены в таблице 4.
Погрешность косвенных измерений для Cx по формуле (7):
Аналогично для других опытов:
Для второго опыта в таблице 5 по формуле (3):
Аналогично получены результаты для других опытов, которые приведены в таблице 5.
Погрешность косвенных измерений по формулам (8), (9), (10) и (11):
Аналогично для других опытов:
Для первого опыта в таблице 6 по формуле (3):
Аналогично получены результаты для других опытов, которые приведены в таблице 6.
Погрешность косвенных измерений по формулам (8), (9), (10), и (11):
Аналогично для других опытов:
Для второго опыта в таблице 7 по формулам (4) и (5):
Аналогично получены результаты для других опытов, которые приведены в
таблице 7.
Погрешность косвенных измерений по формулам (9), (10) и (11):
Аналогично для других опытов:
Погрешность косвенных измерений по формулам (9), (10) и (11):
Аналогично для других опытов:
IX. Конечный результат
IX. Графический материал
График зависимости емкости конденсатора от расстояния между обкладками, по данным из Таблицы 4.
Сх=const/d
График зависимости диэлектрической проницаемости среды от напряженности поля внутри конденсатора по данным из Таблицы 7.
X. Вывод
Сравнив полученные значения теоретической и экспериментальной емкости конденсатора, можно определить, что в диапазоне расстояний между обкладками от 35 до 70 мм значения емкостей наиболее совпадают.
Из таблицы №5 видно, что значения диэлектрической постоянной, полученные практически, схожи с теоретическим значением электрической постоянной (
=9,5пФ/8,85пФ*100%=107%) с учетом абсолютной погрешности измерения.
Из таблицы №6 видно, что практическое значение электрической постоянной схожес теоретическим значением ( =7,3пФ/8,85пФ*100%=83%).
Также, проанализировав графики №3 и №4, я пришел к выводу, что диэлектрическая проницаемость не зависит от напряженности электрического поля между обкладками.