14
Вимірювання відносної вологості повітря за допомогою психрометра.
1. Ознайомтеся з будовою психрометра.
2. Визначте покази його термометрів та обчисліть різницю температур.
2. Із психрометричної таблиці визначте відносну вологість повітря.
Завдання 2.
Вимірювання відносної вологості повітря за допомогою конденсаційного гігрометра.
1. Ознайомтесь з будовою гігрометра. Протріть м'якою тканиною поліровану
стінку і кільце гігрометра до цілковитого блиску.
2. Виміряйте температуру повітря в кімнаті.
3. Налийте в камеру гігрометра (наполовину) спирту, вставте в неї термометр
та приєднайте гумову грушу.
Застереження. Пара спирту вогненебезпечна, тому поблизу приладу не повинно бути
відкритого полум'я.
4. Установіть прилад так, щоб дзеркальна поверхня його була розташована під
кутом 30-40° до напряму променя зору. Продувайте повітря крізь спирт і уважно стежте за
полірованою поверхнею стінки камери, порівнюючи її з поверхнею кільця.
5. У момент появи роси запишіть показ термометра, припиніть продування
повітря і продовжуйте спостереження, щоб записати показ термометра в момент
остаточного зникнення роси.
6. Спостереження повторіть декілька разів, намагаючись якомога точніше
визначити температуру появи і зникнення роси. Після закінчення спостережень спирт,
який залишився в гігрометрі, злийте в склянку і щільно закоркуйте її. Результати досліду
запишіть у таблицю.
Температура
Навколишнього повітря, С Точка роси,
О
С Відносна вологість
Середнє значення записаних температур прийміть за вірогідну точку роси і, знаючи
температуру навколишнього повітря, обчисліть відносну вологість скориставшись
таблицею залежності тиску насиченої пари від температури.
Завдання 3.
Вимірювання відносної вологості повітря волосяним гігрометром,
1. Ознайомтесь з будовою та принципом дії волосяного гігрометра. Порівняйте
його покази з результатами попередніх дослідів.
2. Подихайте на волосину гігрометра та спостерігайте за поведінкою стрілки.
3. За результатами досліджень зробіть висновок.
Контрольні запитання.
1. Коли різниця показів термометра більша: коли повітря в кімнаті сухіше чи
вологіше?
2. Чи зміняться результати досліду, якщо експериментатор під час його
виконання стоятиме близько від приладу? Що доцільно зробити, щоб усунути цей вплив?
3. Чому в гігрометрі для охолодження застосовують спирт?
4. Для чого через гігрометр продувають повітря?
15
Лабораторна робота №6
Тема: Вимірювання ємності конденсатора, та дослідження накопичення заряду в ньому.
Мета роботи: Ознайомитись з вимірюванням ємності конденсатора методом балістичного
гальванометра.
Обладнання: ПЕОМ; ПЗ: Electronics Workbench.
Теоретичні відомості
Якщо двом ізольованим один від одного провідникам надати заряди q
1
і q
2
, то між ними
виникає деяка різниця потенціалів , залежна від величин зарядів і геометрії провідників.
Різниця потенціалів між двома точками в електричному полі часто називають напругою і
означають буквою U. Найбільший практичний інтерес представляє випадок, коли заряди
провідників однакові по модулю і протилежні по знаку: q
1
= - q
2
= q. В цьому випадку можна
ввести поняття електричної ємності.
Електроємністю системи з двох провідників називається фізична величина, визначувана як
відношення заряду q одного з провідників до різниці потенціалів
між ними:
;
U
q
q
C
(1)
У системі СІ одиниця електроємності називається фарад (Ф) :
;
1
1
1
В
Кл
Ф (2)
Величина електроємності залежить від форми і розмірів провідників і від властивостей
діелектрика, що розділяє провідники. Існують такі конфігурації провідників, при яких електричне
поле виявляється зосередженим (локалізованим) лише в деякій області простору. Такі системи
називаються конденсаторами, а провідники, що складають конденсатор, - обкладаннями.
Величина електроємності залежить від форми і розмірів провідників і від властивостей
діелектрика, що розділяє провідники. Існують такі конфігурації провідників, при яких електричне
поле виявляється зосередженим (локалізованим) лише в деякій області простору. Такі системи
називаються конденсаторами, а провідники, що становлять конденсатор, - обкладаннями.
Простий конденсатор - система з двох плоских пластин, розташованих паралельно один
одному на малій в порівнянні з розмірами пластин відстані і розділених шаром діелектрика. Такий
конденсатор називається плоским. Електричне поле плоского конденсатора в основному
локалізоване між пластинами (мал. 1); проте, поблизу країв пластин і в навколишньому просторі
також виникає порівняно слабке електричне поле, яке називають полем розсіяння. У цілому ряду
задач приблизно можна нехтувати полем розсіяння і вважати, що електричне поле плоского
конденсатора цілком зосереджене між його обкладаннями (мал. 2). Але в інших задачах
знехтуванням полем розсіяння може привести до грубих помилок, оскільки при цьому
порушується потенційний характер електричного поля.
Малюнок 1 - Поле плоского конденсатора.
16
Малюнок 2 - Представлення поля плоского конденсатора, що ідеалізується.
Таке поле не має властивості потенційності.
Кожна із заряджених пластин плоского конденсатора створює поблизу поверхні електричне
поле, модуль напруженості якого виражається співвідношенням:
;
2
0
1
Е (3)
Згідно з принципом суперпозиції, напруженість поля, що створюється обома
пластинами, дорівнює сумі напруженості полів кожної з пластин:
;
Е
Е
Е
r
(4)
Усередині конденсатора вектора паралельні; тому модуль напруженості
сумарного поля рівний
;
2
0
1
Е
Е (5)
Поза пластинами вектора спрямовані в різні боки, і тому Е = 0. Поверхнева щільність
заряду пластин рівна q/S, де q - заряд, а S - площа кожної пластини. Різниця потенціалів
між
пластинами в однорідному електричному полі рівна Еd, де d - відстань між пластинами. З цих
співвідношень можна отримати формулу для електроємності плоского конденсатора:
;
0
d
S
d
E
S
q
C
(6)
Таким чином, електроємність плоского конденсатора прямо пропорційна площі пластин і
назад пропорційна відстані між ними. Якщо простір між обкладаннями заповнений діелектриком,
електроємність конденсатора збільшується в є раз:
;
0
d
S
C
(7)
Прикладами конденсаторів з іншою конфігурацією обкладань можуть служити сферичний і
циліндричний конденсатори. Сферичний конденсатор - це система з двох концентричних сфер
радіусів R
1
і R
2
. Циліндричний конденсатор - система з двох співісних циліндрів радіусів R
1
і R
2
і
довжини L. Ємності цих конденсаторів, заповнених діелектриком з діелектричною проникністю є,
виражаються формулами:
;
4
1
2
2
1
0
R
R
R
R
C
(8)
Вимірювання ємності конденсатора методом балістичного гальванометра, проводять за
допомогою еталонного конденсатора(конденсатора ємність якого відома).
Якщо еталонний і досліджуваний конденсатор зарядити до однакової різниці потенціалів, то
з формули 1 маємо:
