Контрольные вопросы
Дайте определение силы тока.
Какой ток принят за 1 ампер? (Иначе, как определяется в системе СИ единица силы тока 1 А?).
Сформулируйте и запишите закон Ома для однородного участка цепи, неоднородного участка цепи и для замкнутой цепи.
Что такое класс точности электроизмерительного прибора?
Выведите формулу эквивалентного сопротивления последовательно и параллельно соединенных резисторов.
Каков принцип действия электроизмерительных приборов, используемых в данной лабораторной работе?
Каковы требования к внутреннему сопротивлению амперметра и вольтметра?
Как изменится напряжение на резисторе R (см. рис. 1) при подключении к нему вольтметра с учетом того, что сопротивление реального прибора не является бесконечно большим? Ответ обосновать, приняв во внимание, что любой источник тока обладает внутренним сопротивлением.
Лабораторная работа № 3 Измерение электроемкости конденсаторов
Цели работы: ознакомление с методом измерения электроемкости конденсаторов с помощью баллистического гальванометра; проверка формул эквивалентной емкости при соединении конденсаторов в батареи.
Приборы и принадлежности: выпрямитель УНИП-7А, миллиамперметр М906, вольтметр М45, магазин емкостей, два конденсатора, ключ.
Литература: [1], § 1.11; [2], § 12, 13; [3], § 2.6; [4], § 35-36, 40-41; [5], § 27; [6], § 26-29; [7], § 94-95.
Введение
Если заряжать конденсатор от одного и того же источника постоянного напряжения, а затем разряжать его через гальванометр, то стрелка гальванометра всякий раз будет отбрасываться по шкале на одно и то же число делений. При конденсаторах другой емкости отброс стрелки будет иным. Можно теоретически показать, что в условиях, когда продолжительность импульса тока мала по сравнению с периодом колебаний стрелки прибора (баллистический режим), число делений n, на которое отбрасывается стрелка, будет пропорционально заряду, прошедшему через гальванометр. В описанном выше опыте заряд, накопленный в конденсаторе и проходящий затем через гальванометр при разряде, определяется напряжением U на конденсаторе и электроемкостью конденсатора С: q = CU.
Таким образом, число делений n, на которое отбрасывается стрелка гальванометра при разряде конденсатора, электроемкость конденсатора и напряжение на нем в исходном состоянии должны быть связаны соотношением
CU = kn. (1)
Коэффициент пропорциональности k называется баллистической постоянной гальванометра.
В справедливости этой зависимости можно легко убедиться на опыте, используя набор конденсаторов известной емкости и измеряя каждый раз напряжение на клеммах источника тока. Определив по результатам опыта коэффициент пропорциональности k, можно по отбросу стрелки гальванометра определить емкость любого другого конденсатора, повторив с ним описанный опыт.
Описание экспериментальной установки
Электрическая схема лабораторной установки показана на рис. 1. Источником постоянного регулируемого напряжения в ней является выпрямитель УНИП-7А. Напряжение на его выходе измеряется с помощью вольтметра типа М45. В качестве баллистического гальванометра используется миллиамперметр М906 со шкалой на 1,0 мА. В работе используется магазин емкостей (значения C заданы с относительной погрешностью, равной 10 %), а также два конденсатора, емкости которых неизвестны.
Рис. 1
Когда ключ находится в положении 1, конденсатор заряжается от источника напряжения. При переводе ключа в положение 2 конденсатор разряжается через баллистический гальванометр. Максимальное отклонение стрелки баллистического гальванометра рекомендуется измерять числом n соответствующих делений по шкале прибора.