Раздел 3.Электродинамика.
Тема 3.1 Электростатика. Лабораторная работа № 8. Измерение электроемкости конденсатора.
Объем учебного времени – 2 часа.
Первый уровень
Цель работы: изучение устройства плоского конденсатора и опытное определение его электроемкости.
В результате выполнения лабораторной работы студенты должны знать:
- устройство плоского конденсатора;
- формулу электроемкости плоского конденсатора;
- типы конденсаторов;
уметь:
- вычислять электроемкость плоского конденсатора;
- пользоваться штангенциркулем;
- вычислять емкость батареи конденсаторов при последовательном и параллельном соединениях.
Основные теоретические положения:
Электрическая емкость конденсатора –
физическая величина, равная отношению
заряда одного из проводников к разности
потенциалов между этим проводником и
соседним:
(1)
В работе измеряется электроемкость плоского конденсатора – системы двух плоскопараллельных пластин 1 площадью S, находящихся на расстоянии d друг от друга (рис. 1).
Рис.1
Пространство между пластинками заполнено
диэлектриком с относительной
диэлектрической проницаемостью
(вставлена стеклянная пластина 2 толщиной
d).
Электроемкость конденсатора зависит как от его геометрических характеристик (площади пластин, расстояния между ними), так и от относительной диэлектрической проницаемости вещества, заполняющего пространство между пластинами. Электроемкость не зависит от заряда на пластинах и разности потенциалов, приложенной к ним.
Оборудование: пластинки металлические 2 шт., пластинка стеклянная, штангенциркуль, линейка измерительная.
Правила техники безопасности (Приложение Д).
Порядок выполнения работы
Задание I: Рассчитать электроемкость плоского конденсатора.
Соберите из двух металлических пластин и одной стеклянной (рис.1) плоский конденсатор.
Разберите плоский конденсатор, измерьте длину а и ширину b металлической пластины линейкой.
Рассчитайте площадь пластин S=ab
Вычислите абсолютную погрешность площади пластин S
по формуле:
Абсолютную погрешность измерений длины и ширины полагают равной 1мм
1мм
Измерьте штангенциркулем толщину стеклянной пластины d (Приложение Г).
Абсолютную погрешность измерения толщины
примите равной цене деления нониуса
штангенциркуля
=0,1мм.Запишите относительную диэлектрическую проницаемость стеклянной пластинки .
Рассчитайте электроемкость плоского конденсатора с диэлектриком по формуле:
,
где
- электрическая постоянная.
Задание II: Вычислить относительную и абсолютную погрешности измерения электроемкости.
1. Вычислите относительную погрешность косвенного измерения электроемкости.
2. Найдите абсолютную погрешность измерения электроемкости.
3. Окончательный результат определения
электроемкости плоского конденсатора
представьте в виде
.
Задание III: Оформить результаты измерений и вычислений в форме отчета по лабораторной работе в соответствии с Приложением Б.
Контрольные вопросы:
Что называется конденсатором?
Как изменяется емкость конденсатора при наличии диэлектрика?
Какие существуют типы конденсаторов?
Какую роль выполняют конденсаторы в технике?
Как определяют емкость батареи конденсаторов при последовательном и параллельном соединении? Напишите формулы.