Прилади та обладнання. Вимірювання ємності конденсатора

Мета роботи.

Лабораторна робота № 23

Вимірювання ємності конденсатора

За допомогою балістичного гальванометра, методом порівняння обчислити ємність конденсатора та з’єднаних конденсаторів.

· блок живлення,

· конденсатор відомої ємності,

· конденсатор невідомої ємності,

· балістичний гальванометр.

Коротка теорія.

Балістичний гальванометр описано у вступній частині. Він дозволяє вимірювати кількість електрики (заряд), що протікає через його рамку протягом невеликого проміжку часу

,

де С_q ¾ балістична стала гальванометра (у даному випадку С_q виміряється в кулонах на поділку); a ¾ відхилення стрілки чи "зайчика" гальванометра.

Конденсатор докладно розглянуто в [1, пп.9.19-9.20]. Ємність деякого конденсатора С_х можна визначити, порівнюючи його з конденсатором відомої ємності С₀ (еталонний конденсатор). Для цього еталонний конденсатор і конденсатор невідомої ємності заряджають і розряджають через балістичний гальванометр.

За визначенням ємності конденсаторів запишемо у вигляді

, , (1)

де U та q напруга та заряд конденсаторів.

З (1) можна одержати відношення ємностей конденсаторів

. (2)

Якщо U_x=U₀, то з (2) одержимо

. (3)

Розряджаючи конденсатори через балістичний гальванометр, визначимо їх заряди

, , (4)

де a_х і a₀ - відліки стрілки балістичного гальванометра. Підставляючи (4) в (5), одержимо робочу формулу для визначення невідомої ємності

. (5)

Хід виконання лабораторної роботи

Робота виконується на стенді, зображеному на фото, де 1¾балістичний гальванометр; 2¾перемикач зарядки й розряду конденсатора; 3¾конденсатор невідомої ємності; 4 ¾ еталонний конденсатор відомої ємності ; 5 ¾ клеми джерела живлення.

2. Підключити клеми 5 до джерела напруги. Перемикач 2 повинен знаходитися в нейтральному положенні.

3. До клем підключити досліджуваний конденсатор 3.

4. Перевести перемикач 2 у положення зарядки на декілька секунд і зарядити ємність.

5. Переключити перемикач 2 у положення розряду і виміряти відхилення стрілки гальванометра. Вимірювання провести 7 разів. Результати вимірювання кута занести до Таблиці.

6. Підключити до клем еталонний конденсатор і виконати пп.4-5.

7. Підключити до клем паралельно еталонний і досліджуваний конденсатори і виконати пп. 4-5 для паралельного з'єднання конденсаторів.

8.Підключити до клем досліджуваний конденсатор, а до клем еталонний конденсатор і виконати пп.4-5 для послідовного з'єднання конденсаторів.

Методика обробки результатів вимірів.

Розрахуйте за формулою (5) ємності конденсаторів в Ecxel і результати обчислень запишіть до протоколу.

Границю довірчого інтервалу обчислити за формулою

Зробіть відповідні висновки.

Контрольні питання

1. Що називається електричною ємністю відокремленого провідника і від чого вона залежить?

2. Що називається взаємною ємністю двох провідників і від чого вона залежить?

3. Дайте визначення конденсатора і наведіть приклади.

4. Розрахуйте ємність плоского конденсатора у такі послідовності: розрахувати напруженість поля нескінченно великої зарядженої площини, розрахувати напруженість поля між двома різнойменно зарядженими нескінченно великими площинами та різницю потенціалів між ними за визначеною напруженістю поля, розрахувати ємність.

5. Як проводиться розрахунок довірчого інтервалу непрямого виміру, якщо рівняння зв'язку має вид добутку аргументів?

Дата добавления: 2015-05-23