Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
33
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
66.79 Кб
Скачать

Лабораторная работа ¹ 37.

Изучение процессов заряда и

разряда конденсатора.

Цель работы : Изучение кривых заряда и разряда конден­са­тора при различных параметрах электрической цепи и вы­числение времени релаксации.

Теоретическая часть :

Квазистационарные токи - это медленно текущие токи. Ве­­личина таких медленно меняющихся токов в каждый мо­мент времени остается одинаковой во всех сечениях не­раз­ветвленной проводящей цепи. Мгновенное состояние ква­зистационарных токов достаточно точно определяется законом Ома и правилом Кирхгофа и тем точнее, чем мед­ленней меняются токи .

ᄉ ᄃ

J,U,q - мгновенное значение тока, заряда и разности потенциалов между обкладками .

Заряд конденсатора.

Применяя закон Ома IR=E-U, è çíàÿ, ÷òî

ᄉ ᄃ

где q- заряд конденсатора . Тогда

ᄉ ᄃ

ãäå I0=E/R и график зависимости q(t) и I(t) имеет вид

Процесс разрядки.

ᄉ ᄃ

dq - уменьшение заряда за время dt. При разряде в цепи протекает ток J=-dq/dt. Знак "-" показывает что сила убывает. Зная что q=CU, где U -разность потенциалов, тогда U=IR при t=0 q=q0

ᄉ ᄃ

тогда

ᄉ ᄃ

ãäå U0=q0/C .Тогда получаем график зависимости q(t)

Полученное выражение показывает, что процесс заряда и разряда происходит не мгновенно, а с конечной скоростью.

Время релаксации t=RC. Время релаксации показывает,

через какое время после выключения ЭДС напряжение и заряд уменьшиться в e раз. Для определения t необходимо

измерить время за которое величина заряда уменьшиться до половины первоночального значения t1/2. Оно определяется из выражений:

ᄉ ᄃ

Тогда t1/2=RC*ln2 RC=1.44t1/2 .

Если обкладки конденcатора попеременно подключать к источнику тока и к сопротивлению R, то график процесса зарядки и разрядки конденcатора имеет вид. Эти процессы можно наблюдать с помощью осциллографа .

ᄉ ᄃ

Схема установки:

ᄉ ᄃ

Результаты измерений:

Заряд Разряд

x

y

x

y

где x= мсек, y= мвольт

N

R1

R2

C

t1/2

RC

t=1.44t1/2

1

2

3

eRC=eR+eC=2.5%+2.5%=5%

dRCñð=0.05*3*10-5=0.15*10-5

dtñð=0.05*x=0.05*0.1*0.001=0.5*10-5

et=et=0.05/0.23=20%

В результате мы получили одинаковые значения времени релаксации, вычисленные по формуле и полученные опытным путем. Это подтсверждает наши теоретические выкладки. Незначительное отличие значений объясняется погрешностью измерений.

Соседние файлы в папке Лабораторные работы3