2. Описание установки и порядок выполнения работы

Приборы и принадлежности:

Источник постоянного тока; ключ; конденсатор; магазин сопротивлений; секундомер; вольтметр; амперметр.

Примечание: количество выполняемых заданий и их перечень определяется преподавателем.

Задание 1

Определение зависимости напряжения на резисторе от времени при заряде конденсатора и определение емкости конденсатора.

1. Собрать электрическую цепь, изображенную на рисунке 11.

Рис. 11

2. По указанию преподавателя установить напряжение на источнике тока (несколько вольт) и значение сопротивления магазина .

3. Замкнуть цепь заряда конденсатора, установив ключ в положение 1 и одновременно с этим включить секундомер. В момент замыкания цепи заряд на пластинах конденсатора и напряжение на нем равны нулю. Поэтому в начальный момент напряжение источника тока оказывается полностью приложенным к резистору, и вольтметр покажет максимальное напряжение на резисторе, равное напряжению источника тока.

4. Оценить время заряда конденсатора, для чего выключить секундомер в тот момент, когда напряжение на резисторе понизится примерно до 0,1 В. Время, в течение которого напряжение на резисторе уменьшается от максимального значения до минимального значения должно быть не менее 3 минут. В этом случае конденсатор заряжается медленно и тогда можно снять зависимость напряжения на резисторе от времени при заряде конденсатора. Если напряжение на резисторе убывает очень быстро, необходимо увеличить сопротивление резистора. Так подбираются параметры цепи для снятия кривой зависимости напряжения на резисторе от времени при заряде конденсатора.

5. Чтобы начать систематические измерения, сначала разрядить конденсатор, поставив ключ в положение 2, а затем снова перевести в положение 1, и снова включить секундомер.

6. Проводить измерение напряжения на резисторе через каждые 20 – 30 секунд с момента начала заряда конденсатора, так чтобы получить примерно 10 – 15 точек для построения графика. Измерения закончить, когда напряжение на резисторе будет равно 0,1 В.

7. Результаты измерений занести в таблицу 2.

8. Построить график зависимости напряжения на резисторе при заряде конденсатора.

9. По полученному графику определить время релаксации, и зная сопротивление резистора, определить электроемкость конденсатора.

10. Провести такие же измерения при другом значении сопротивления резистора, например при сопротивлении в два раза большем. Чем сопротивление в первом измерении.

Таблица 2

		0	20	40
		0	20	40

Задание 2

Определение зависимости напряжения на резисторе от времени при разряде конденсатора и определение емкости конденсатора.

1. Собрать электрическую цепь, изображенную на рисунке 11.

2. Перевести ключ в положение 1, чтобы зарядить конденсатор до напряжения, равного напряжению на источнике тока. Для того чтобы заряд конденсатора проходил быстро, можно при заряде конденсатора установить сопротивление резистора на нулевое значение.

3. Установить некоторое сопротивление резистора , и перевести ключ в положение 2, при котором конденсатор будет разряжаться через резистор.

4. В момент замыкания ключа в положение 2 включить секундомер и измерить напряжение на резисторе в этот момент времени.

5. Через каждые 20 – 30 секунд измерять напряжение на резисторе по показаниям вольтметра. Измерения закончить, когда напряжение на резисторе уменьшится до 0,1 В.

6. Результаты измерений занести в таблицу 3.

7. Построить график зависимости напряжения на резисторе при разряде конденсатора.

8. По полученному графику определить время релаксации, и зная сопротивление резистора, определить электроемкость конденсатора.

9. Провести такие же измерения при другом значении сопротивления резистора, например, при сопротивлении в два раза большем, чем сопротивление в первом измерении.

Таблица 3

		0	20	40
		0	20	40

Задание 3

Исследование зависимости от времени силы тока, протекающего в цепи при заряде конденсатора

1. Собрать электрическую цепь, схема которой показана на рисунке 12.

Рис. 12

2. Замкнуть цепь конденсатора, установив ключ в положение 1. Измерить силу тока. Оценить длительность процесса заряда конденсатора по изменению силы тока в цепи примерно в 50 раз. Время такого изменение не должно быть меньше 3 минут. При меньшем времени повторить измерения, увеличив величину сопротивления магазина сопротивлений. Перевести ключ в положение 2 и разрядить конденсатор. Для ускорения этого процесса при разряде конденсатора сопротивление магазина можно сделать равным нулю. Так производится подготовка установки к измерениям.

3. Установить сопротивление магазина, при котором длительность заряда конденсатора составляет не менее 3 минут. Перевести ключ в положение 1 и одновременно включить секундомер. Зафиксировать начальное значение силы тока и фиксировать показания амперметра через 20 – 30 секунд. Измерения закончить, когда ток в цепи изменится примерно в 50 раз.

4. Результаты измерений занести в таблицу 4.

5. Построить график зависимости силы тока в цепи при заряде конденсатора.

6. По полученному графику определить время релаксации, и зная сопротивление резистора, определить электроемкость конденсатора.

7. Провести такие же измерения при другом значении сопротивления резистора, например, при сопротивлении в два раза большем, чем сопротивление в первом измерении.

Таблица 4

		0	20	40
		0	20	40

Задание 4

Исследование зависимости от времени силы тока, протекающего в цепи при разряде конденсатора

1. Собрать электрическую цепь, схема которой показана на рисунке 12.

2. Перевести ключ в положение 1 и зарядить конденсатор. Для того чтобы ускорить процесс зарядки конденсатора, сопротивление магазина можно сделать равным нулю.

3. Установить сопротивление магазина на значении, при котором сила тока в цепи при заряде конденсатора изменяется в 50 раз за 3 минуты.

4. Перевести ключ в положение 2 и одновременно включить секундомер. Измерить начальное значение тока и затем фиксировать показания амперметра через 20 – 30 секунд. Измерения закончить, когда величина силы тока изменится в 50 раз.

5. Результаты измерений занести в таблицу 5

6. Построить график зависимости силы тока в цепи при разряде конденсатора.

7. По полученному графику определить время релаксации, и зная сопротивление резистора, определить электроемкость конденсатора.

8. Провести такие же измерения при другом значении сопротивления резистора, например, при сопротивлении в два раза большем, чем сопротивление в первом измерении.

Таблица 5

		0	20	40
		0	20	40