Программа работы
Собрать цепь по схеме рис. 12.2 и определить начальное значение тока переходного процесса i(0) (ключ K2 замкнут, переключатель К1 в положении 1). Записать в табл. 12.2 при t=0 это значение тока для заряда конденсатора, и с противоположным знаком – для разряда.
Определить временные зависимости напряжения на конденсаторе и тока в цепи в переходных режимах зарядки и разрядки конденсатора. Результаты измерений внести в табл. 12.2. до 5.
Таблица 12.2
Экспериментальные данные |
Результаты расчета |
|||||||||||
Заряд |
Разряд |
Заряд |
Разряд |
|||||||||
t |
i |
uc |
t |
i |
uc |
t |
i |
uc |
t |
i |
uc |
|
c |
мкА |
В |
c |
мкА |
В |
c |
мкА |
В |
c |
мкА |
В |
|
0 |
121 |
0 |
0 |
-121 |
4 |
0 |
121,2 |
0 |
0 |
-121,2 |
4 |
|
5 |
80 |
1.09 |
5 |
-85 |
2.76 |
|
44,9 |
2,52 |
|
-44,9 |
1.48 |
|
10 |
60 |
1.9 |
10 |
-60 |
2 |
2 |
16.6 |
3.45 |
2 |
-16.6 |
0.54 |
|
15 |
44 |
2.47 |
15 |
-45 |
1.45 |
3 |
6.16 |
3.79 |
3 |
-6.16 |
0.19 |
|
20 |
30 |
2.91 |
20 |
-25 |
1.05 |
4 |
2.22 |
3.93 |
4 |
-2.22 |
0.07 |
|
25 |
20 |
3.2 |
25 |
-20 |
0.76 |
5 |
0.82 |
3.97 |
5 |
-0.82 |
0.03 |
|
30 |
18 |
3.43 |
30 |
-17 |
0.55 |
|
|
|
|
|
|
|
40 |
8 |
3.69 |
40 |
-10 |
0.28 |
|
|
|
|
|
|
|
50 |
4 |
3.84 |
50 |
-4 |
0.15 |
|
|
|
|
|
|
|
60 |
2 |
3.91 |
60 |
-0.9 |
0.08 |
|
|
|
|
|
|
|
90 |
0.5 |
3.98 |
90 |
-0.1 |
0.01 |
|
|
|
|
|
|
|
120 |
0.1 |
3.99 |
120 |
0 |
0.01 |
|
|
|
|
|
|
|
150 |
-121 |
4 |
150 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примеры расчёта:
Заряд конденсатора:
Разряд конденсатора:
Построим по данным п.2 кривые i(t) и uC (t). Графически определим постоянную времени для каждой кривой.
Заряд конденсатора:
расчетные и экспериментальные кривые i(t) и uC (t) в одних осях
Из графиков постоянные времени равны
=
15 с.
= 16 с.
Ток и напряжение изменяются по экспоненциальному закону.
Разаряд конденсатора:
расчетные и экспериментальные кривые i(t) и uC (t) в одних осях
Из графиков постоянные времени равны
= 16 с
= 14,5 с
Ток и напряжение изменяются по экспоненциальному закону.
Среднее значение постоянной времени
=
с
Вычислим постоянную времени =RC и сравним полученное значение со средним значением в п.3.
Выводы: Исследовали переходные процессы в цепях с конденсатором, характеризующиеся дифференциальными уравнениями первого порядка. В результате проделанной работы были практически рассчитаны начальные и конечные значения тока и напряжения в цепи, и построены графики их изменения, из которых видно, что ток и напряжение меняются по экспоненциальному закону. Результаты лабораторной работы можно считать достоверными, т.к. относительная погрешность определения постоянной времени
Экспериментальные данные в таблице 12.2 так же соответствуют расчётным данным в этой же таблице.