Контрольные вопросы
Приведите примеры других задач, которые могут решаться с помощью компьютерного моделирования.
Объясните, как работает цикл While.
Для чего на границах цикла формируются массивы данных P и V?
Что дает представление полученных зависимостей в виде площади под кривой процесса?
Назовите основные типы данных, использованных при выполнении задания.
Лабораторная работа № 4 автоматизация экспериментальных исследований в среде labview
Цель: приобретение навыков работы с автоматизированными системами сбора экспериментальных данных; использования формульных узлов и сдвиговых регистров для обработки данных в режиме реального времени.
Задание 1. Разработать подпрограмму автоматизации обработки данных физического эксперимента по определению электрической емкости конденсатора методом суммирования количества зарядов, стекающих с его обкладок. Запустить программу и исследовать зависимость времени разрядки конденсатора при сопротивлении нагрузки 100, 500 и 1000 кОм.
Задание 2. Изучить программу автоматизации реального эксперимента, выявить место и роль автоматизированной системы сбора экспериментальных данных и разработанной по заданию 1 подпрограммы. Провести эксперимент и сделать выводы о целесообразности использования моделирования в качестве предварительного этапа исследований.
Основные положения
Электрическая емкость уединенного проводника характеризуется величиной накопленного на нем заряда к потенциалу этого проводника. Единица электроемкости является фарад (Ф),
1 Ф=1 Кл/В
Увеличить величину накапливаемого электрического заряда, а следовательно и энергию электростатического поля можно использованием системы заряженных проводников, представляющих собой плоские пластины, концентрические цилиндрические или сферические поверхности.
Электрическая емкость конденсатора - это физическая величина, равная отношению заряда на одной из его поверхностей к разности потенциалов между соседними поверхностями.
,
где Q – величина заряда, U – разность потенциалов.
Две проводящих поверхности, образующие конденсатор, называются его обкладками. При равных по модулю и противоположных по знаку зарядов этих поверхностей электрическое поле конденсатора практически целиком заключено в пространстве между его обкладками. Характер силовых линий в конденсаторах различного типа показан на рисунке 4.1.
Величину заряда, находящегося на обкладках конденсатора можно вычислить, измеряя ток при разрядке конденсатора. Действительно сила тока характеризуется количеством элементарных зарядов протекающих через проводник в единицу времени.
1 А=1 Кл/с,
,
где n
– число элементарных зарядов, e
=
Кл.
Рисунок 4.1 - Электрическое поле в сферическом, плоском
и цилиндрическом конденсаторах
Суммируя произведения силы тока за малые интервалы времени за все время разрядки, можно получить величину заряда, находившуюся на обкладках конденсатора по формуле:
,
где Q – величина заряда, I – сила тока, Δtn – интервал времени.
Разделив полученную величину на начальное напряжение на конденсаторе, получим значение электроемкости конденсатора.