Lab 5.11(физика). Определение емкости конденсатора методом разрядки и зарядки
 Скачать 76 Kb.
|
|
Федеральное агентство по образованию Муромский институт (филиал) Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Владимирский государственный университет Кафедра: Физика Дисциплина: Физика ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 5.11 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА МЕТОДОМ РАЗРЯДКИ И ЗАРЯДКИ Утверждена на методическом Семинаре кафедры физики Зав.кафедрой физики Муром 2005 г. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА МЕТОДОМ РАЗРЯДКИ И ЗАРЯДКИ ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определить емкость конденсатора методом разрядки и зарядки. ПРИБОРЫ И 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. 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. 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 АППАРАТУРЫ И 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.). С           Vд  А Д В 2 1 3 4 5 опротивление 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. р U - +           R36  ис.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. р   ис.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.
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 f 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
|