Описание экспериментальной установки

Введение

Измерение электроемкости конденсаторов

Лабораторная работа № 3

Цели работы: ознакомление с методом измерения электроемкости конденсаторов с помощью баллистического гальванометра; проверка формул эквивалентной емкости при соединении конденсаторов в батареи.

Приборы и принадлежности: выпрямитель УНИП-7А, миллиамперметр М906, вольтметр М45, магазин емкостей, два конденсатора, ключ.

Литература: [1], § 1.11; [2], § 12, 13; [3], § 2.6; [4], § 35-36, 40-41; [5], § 27; [6], § 26-29; [7], § 94-95.

Если заряжать конденсатор от одного и того же источника постоянного напряжения, а затем разряжать его через гальванометр, то стрелка гальванометра всякий раз будет отбрасываться по шкале на одно и то же число делений. При конденсаторах другой емкости отброс стрелки будет иным. Можно теоретически показать, что в условиях, когда продолжительность импульса тока мала по сравнению с периодом колебаний стрелки прибора (баллистический режим), число делений n, на которое отбрасывается стрелка, будет пропорционально заряду, прошедшему через гальванометр. В описанном выше опыте заряд, накопленный в конденсаторе и проходящий затем через гальванометр при разряде, определяется напряжением U на конденсаторе и электроемкостью конденсатора С: q = CU.

Таким образом, число делений n, на которое отбрасывается стрелка гальванометра при разряде конденсатора, электроемкость конденсатора и напряжение на нем в исходном состоянии должны быть связаны соотношением

CU = kn. (1)

Коэффициент пропорциональности k называется баллистической постоянной гальванометра.

В справедливости этой зависимости можно легко убедиться на опыте, используя набор конденсаторов известной емкости и измеряя каждый раз напряжение на клеммах источника тока. Определив по результатам опыта коэффициент пропорциональности k, можно по отбросу стрелки гальванометра определить емкость любого другого конденсатора, повторив с ним описанный опыт.

Электрическая схема лабораторной установки показана на рис. 1. Источником постоянного регулируемого напряжения в ней является выпрямитель УНИП-7А. Напряжение на его выходе измеряется с помощью вольтметра типа М45. В качестве баллистического гальванометра используется миллиамперметр М906 со шкалой на 1,0 мА. В работе используется магазин емкостей (значения C заданы с относительной погрешностью, равной 10 %), а также два конденсатора, емкости которых неизвестны.

Рис. 1

Когда ключ находится в положении 1, конденсатор заряжается от источника напряжения. При переводе ключа в положение 2 конденсатор разряжается через баллистический гальванометр. Максимальное отклонение стрелки баллистического гальванометра рекомендуется измерять числом n соответствующих делений по шкале прибора.

Дата добавления: 2014-12-25