Порядок проведения эксперимента

1. Нарисуйте в тетради четыре экземпляра таблицы, обозначив их: Таблица 1, Таблица 2 и т.д.

Таблица

№ изм.	Частота генератора f (Гц)	Напряжение на резисторе UR (В)	=2f	1/2	1/UR2
1	100
2	200
…	…
10	1000

2. Для измерения ёмкости С₁ соберите схему измерения, состоящую из ёмкости С₁, последовательно подключенной к генератору и измерительному сопротивлению R, для чего:

• соедините перемычкой клеммы «2» и «4»,

• присоедините провод от генератора к лабораторному стенду: синий провод (земля) к клемме «5» , красный к клемме «1»;

• вольтметр подключите к сопротивлению (клеммы «4», «5»),

• включите вольтметр и генератор, установите амплитуду напряжения на генераторе U_г максимальной, установите минимальную частоту генератора 100 Гц,

• измерьте напряжение U_R на резисторе. Запишите результаты измерений в таблицу 1,

• установите частоту генератора 200 Гц. Вновь измерьте напряжение на резисторе и запишите новые данные в таблицу 1,

• увеличивая каждый раз частоту генератора на 100 Гц вплоть до частоты 1000 Гц, измеряйте напряжение на резисторе, записывая результаты в Таблицу 1.

3. Измерьте ёмкость С₂, для чего:

• отключите красный провод генератора от клеммы «1» и подключите его к клемме «3»,

• остальные соединения оставьте без изменений,

• проделайте те же измерения, что и для конденсатора С₁, записывая результаты в Таблицу 2.

4. Измерьте ёмкость С' параллельно соединённых конденсаторов, для чего:

• не убирая перемычку «2»-«4», соедините второй перемычкой клеммы «1» и «3»,

• красный провод генератора оставьте подключённым к клемме «3»,

• проделайте измерения ёмкости, записывая результаты в таблицу 3.

5. Измерьте ёмкость С'' последовательно соединённых конденсаторов, для чего:

• уберите вторую перемычку,

• отсоедините перемычку от клеммы «2» и присоедините ее к клемме «1»

• проделайте измерения ёмкости, записывая результаты в таблицу 4.

6. Постройте графики зависимости 1/U_R² от 1/² по данным каждой таблицы. С помощью этих графиков и уравнения (6, 7) найдите ёмкости конденсаторов С₁ и С₂, а также ёмкости при параллельном С' и последовательном их соединении С''.

7. Зная величины С₁ и С₂, рассчитайте ёмкости C_пар и C_посл батарей при параллельном и последовательном соединениях конденсаторов по формулам:

и сравните их с измеренными C и C.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение емкости конденсатора. От каких величин зависит емкость конденсатора?

2. Выведите формулу для емкости плоского конденсатора.

3. Получите формулы для емкости при параллельном и последовательном соединении конденсаторов.

4. Получите выражение для напряженности поля плоского конденсатора, пластины которого заряжены равномерно с поверхностной плотностью .

5. Какое поле называется однородным? Как изменяется потенциал в однородном электрическом поле?

6. Изобразите картину силовых линий и эквипотенциальных поверхностей поля плоского конденсатора.

7. Почему сопротивление конденсатора переменному току конечно, в то время как для постоянного тока его сопротивление бесконечно велико?

8. Какая энергия запасается в конденсаторе при подключении его к источнику напряжения?

9. Какая средняя мощность выделяется в цепи, содержащей R и C при протекании в этой цепи переменного тока? Где она выделяется?

10. Изобразите принципиальную схему измерений, используемую в работе, и расскажите о методе измерений.

11. Чем определяется выбор величины резистора R в схеме измерения ёмкости? В частности, чем определяется максимальная величина R?