
- •Изучение зависимости сопротивления металлов от температуры
- •Исследование цепи постоянного тока
- •Определение сопротивления резистора при помощи вольтметра и амперметра
- •Изучение электрической цепи переменного тока
- •Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля земли
- •Изучение законов самоиндукции.
- •Определение емкости конденсаторов.
- •Градуирование термоэлемента
- •Изучение осциллографа
Определение емкости конденсаторов.
Цель работы: Экспериментальное определение емкости конденсаторов и проследить за изменением ее в зависимости от типа соединений.
Приборы и принадлежности: батарея конденсаторов, источник переменного тока, вольтметр переменного тока, амперметр переменного тока или миллиамперметр.
ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ:
1. Что такое электрическая емкость, емкостное сопротивление.
2. Вывод формулы, по которой определяется емкость.
3. Единицы измерения емкости.
ТЕОРИЯ МЕТОДА И ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ.
Если к концам проводников с сопротивлением R, называемым активным, приложено переменное напряжение, величина которого в каждый момент времени определяется уравнением , где Um - амплитуда, - круговая частота, то в нем возникает переменный ток, величина которого в этот момент определяется по закону Ома:
|
|
(1) |
где . Ток и напряженно совпадают по фазе (рис.1). Если помимо сопротивления R в цепи имеется емкость С, то закон изменения силы тока выражается формулой:
|
|
(2) |
|
где |
(3) |
–
сдвиг фаз между
током и напряжением
(рис. 2). В данном случае ток опережает
напряжение по фазе. Полное сопротивление
равно:
|
|
(4) |
Причем величина
называется емкостным сопротивлением.
В формулу (3) входят Im,
Um
- максимальные значение тока и напряжений.
Но так как измеряемое приборами
эффективное значение этих величин Iэ,
Uэ
связано с максимальными значениями,
следующими соотношениями:
;
,
то подставим в формулу (3). Получим
.
Из формулы (4) следует, что
|
|
(5) |
где ZС – суммарное сопротивление цепи т.к R=0, то в этом случае
|
|
(6) |
где
- циклическая частота тока,
-круговая частота.
;
= 50Гц;
= 314 Гц.
;
,
где
ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
Собирают электрическую схему по рис. 2.
Устанавливают необходимый ток и отсчитываются показания амперметра и вольтметра для каждой секции в отдельности. Показания снимаются не менее трех раз для каждого опыта.
По формуле (6) вычисляют не менее трех раз значение емкости для каждой секции. Подсчитывается погрешность и сверяется с данными батареи конденсаторов.
По результатам опыта заполняют данные в таблицы 1 и 2.
Таблица 1.
№ |
Uэф |
Iэф |
ZС |
C |
<C> |
||||||||||
секции |
I |
II |
III |
I |
II |
III |
I |
II |
III |
I |
II |
III |
I |
II |
III |
1. 2. 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ
Таблица 2.
№ |
С |
|
% |
Сист = <С> + |
||||||||
I |
II |
III |
I |
II |
III |
I |
II |
III |
I |
II |
III |
|
1. 2. 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Какова природа емкостного сопротивления?
2. От чего зависит величина емкости конденсаторов?
3. Практическое применение конденсаторов.
4. Чему равна емкость при соединениях конденсаторов?
№ 27 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА