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 U_m - 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 I_m, U_m - максимальные значение тока и напряжений. Но так как измеряемое приборами эффективное значение этих величин I_э, U_э связано с максимальными значениями, следующими соотношениями: ; , то подставим в формулу (3). Получим . Из формулы (4) следует, что

,

(5)

где Z_С – 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

1. Собирают электрическую схему по рис. 2.

2. Устанавливают необходимый ток и отсчитываются показания амперметра и вольтметра для каждой секции в отдельности. Показания снимаются не менее трех раз для каждого опыта.

3. По формуле (6) вычисляют не менее трех раз значение емкости для каждой секции. Подсчитывается погрешность и сверяется с данными батареи конденсаторов.

4. 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