Обработка результатов измерений
1. Исследование тке конденсатора x7r:
ТКЕ конденсатора X7R по формуле (1.1):
Диапазон
от 25 °С до 30
°С: αС =
∙
= 0,000744 [
]
Диапазон
от 30 °С до 40
°С: αС =
∙
= − 0,000370 [
]
Диапазон
от 40 °С до 50
°С: αС =
∙
= − 0,000372 [
]
Диапазон
от 50 °С до 60
°С: αС =
∙
= − 0,001119 [
]
Диапазон
от 60 °С до 70
°С: αС =
∙
= − 0,001509 [
]
Диапазон
от 70 °С до 80
°С: αС =
∙
= − 0,001533 [
]
2. Исследование тке конденсатора y5v:
ТКЕ конденсатора Y5V по формуле (1.1):
Диапазон
от 25 °С до 30
°С: αС =
∙
= − 0,001724 [
]
Диапазон
от 30 °С до 40
°С: αС =
∙
= − 0,001739 [
]
Диапазон
от 40 °С до 50
°С: αС =
∙
= − 0,000885 [
]
Диапазон
от 50 °С до 60
°С: αС =
∙
= − 0,001786 [
]
Диапазон
от 60 °С до 70
°С: αС =
∙
= − 0,000909 [
]
Диапазон
от 70 °С до 80
°С: αС =
∙
= − 0,000917 [
]
Таблица 1.3
Результаты исследования тке конденсаторов
Температура T, ˚С |
25 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
Емкость X7R, нФ |
2,69 |
2.70 |
2,69 |
2,68 |
2,65 |
2,61 |
2,57 |
ТКЕ X7R, ppm/°С |
|
0,000744 |
−0,000370 |
−0,000372 |
−0,001119 |
−0,001509 |
−0,001533 |
Емкость Y5V, пФ |
116 |
115 |
113 |
112 |
110 |
109 |
108 |
ТКЕ Y5V, ppm/°С |
|
−0,001724 |
−0,001739 |
−0,000885 |
−0,001786 |
−0,000909 |
−0,000917 |
Рис. 1.3. Зависимость емкости конденсатора X7R от температуры
Рис. 1.4. Зависимость емкости конденсатора Y5V от температуры
Рис. 1.5. Зависимость ТКЕ конденсатора X7R от температуры
Рис. 1.6. Зависимость ТКЕ конденсатора Y5V от температуры
3. Исследование зарядки и разрядки конденсатора 1000 [мкФ] (Rб1 = 80,6 [кОм]):
Пример вычисления напряжения рязрядки по формуле (1.3):
τ = RC = 80,6∙103∙1000∙10-6 = 80,6 [с]
UП = 18 [В]
В
момент времени 120 секунд: U(120)
= 18∙
= 13,94 [В]
Пример вычисления напряжения зарядки по формуле (1.4):
U0 = 13,94 [В]
В
момент времени 10 секунд: U(10)
= 13,94∙
= 12,31 [В]
Таблица 1.4
Результаты исследования зарядки и разрядки конденсатора 1000 мкФ (Rб1=80,6 кОм)
Время t, с |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
Uз. э конденсатора (эксп.), В |
0 |
1,94 |
3,65 |
5,25 |
6,56 |
7,75 |
8,78 |
9,71 |
10,54 |
11,27 |
11,91 |
12,47 |
13,01 |
Uр. э конденсатора (эксп.), В |
13,01 |
11,67 |
10,28 |
9,20 |
8,15 |
7,17 |
6,44 |
5,68 |
5,07 |
4,47 |
3,99 |
3,54 |
3,15 |
Uз. т конденсатора (расч.), В |
0 |
2,10 |
3,96 |
5,59 |
7,04 |
8,32 |
9,45 |
10,45 |
11,33 |
12,11 |
12,79 |
13,40 |
13,94 |
Uр. т конденсатора (расч.), В |
13,94 |
12,31 |
10,88 |
9,61 |
8,49 |
7,50 |
6,62 |
5,85 |
5,17 |
4,56 |
4,03 |
3,56 |
3,15 |
4. Исследование зарядки и разрядки конденсатора 1000 [мкФ] (Rб2 = 22,6 [кОм]):
Пример вычисления напряжения рязрядки по формуле (1.3):
τ = RC = 22,6∙103∙1000∙10-6 = 22,6 [с]
UП = 18 [В]
В
момент времени 120 секунд: U(120)
= 18∙
= 17,91 [В]
Пример вычисления напряжения зарядки по формуле (1.4):
U0 = 17,91 [В]
В
момент времени 10 секунд: U(10)
= 17,91∙
= 11,51 [В]
Таблица 1.5
Результаты исследования зарядки и разрядки конденсатора 1000 мкФ (Rб2=22,6 кОм)
Время t, с |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
Uз. э конденсатора (эксп.), В |
0 |
6,30 |
10,05 |
12,65 |
14,15 |
15,25 |
15,91 |
16,37 |
16,68 |
16,87 |
17,01 |
17,11 |
17,18 |
Uр. э конденсатора (эксп.), В |
17,18 |
10,97 |
7,19 |
4,72 |
3,15 |
2,08 |
1,39 |
0,96 |
0,66 |
0,46 |
0,32 |
0,22 |
0,16 |
Uз. т конденсатора (расч.), В |
0 |
6,44 |
10,57 |
13,23 |
14,93 |
16,03 |
16,73 |
17,19 |
17,48 |
17,66 |
17,78 |
17,86 |
17,91 |
Uр. т конденсатора (расч.), В |
17,91 |
11,51 |
7,39 |
4,75 |
3,05 |
1,96 |
1,26 |
0,81 |
0,52 |
0,33 |
0,21 |
0,14 |
0,09 |
Рис. 1.7. Зарядка конденсатора 1000 мкФ (Rб1 = 80,6 кОм)
Рис. 1.8. Разрядка конденсатора 1000 мкФ (Rб1 = 80,6 кОм)
Рис. 1.9. Сравнительный график зарядки и разрядки конденсатора 1000 мкФ (Rб1 = 80,6 кОм)
Рис. 1.10. Зарядка конденсатора 1000 мкФ (Rб2 = 22,6 кОм)
Рис. 1.11. Разрядка конденсатора 1000 мкФ (Rб2 = 22,6 кОм)
Рис. 1.12. Сравнительный график зарядки и разрядки конденсатора 1000 мкФ (Rб2 = 22,6 кОм)
ВЫВОД
В ходе данной лабораторной работы были получены температурные зависимости конденсатора X7R и конденсатора Y5V. Также, были исследованы процессы зарядки и разрядки конденсатора 1000 мкФ при разных значениях балластных резисторов (Rб1 = 80,6 кОм и Rб2 = 22,6 кОм).
Анализируя таблицу 1.3 и опираясь на температурные зависимости емкости и ТКЕ конденсаторов (рис. 1.3. – 1.6.), делаем следующие выводы:
1) Значения емкости и ТКЕ для обоих конденсаторов убывает с возрастанием температуры. При этом, стоит заметить, что на начальном этапе нагрева емкость конденсатора X7R незначительно увеличивается, а затем убывает.
2) Изменение емкости связано с изменением диэлектрической проницаемости диэлектрика, изменением линейных размеров обкладок конденсатора и диэлектрика по мере нагрева конденсатора.
Анализируя результаты исследования зарядки и разрядки конденсатора 1000 мкФ при разных значениях балластных резисторов (Rб1 = 80,6 кОм и Rб2 = 22,6 кОм), также анализируя графики зарядки и разрядки конденсатора при данных значениях резисторов (рис. 1.7. – 1.12.), делаем следующие выводы:
1) При замыкании цепи (включении Rб) в схему, значение напряжения в цепи увеличивается, стремясь к ЭДС источника (в данном случае 18 В). Данный процесс – зарядка конденсатора. Далее, при заземлении Rб, значение напряжения в цепи уменьшается. При этом, данный процесс – разрядка конденсатора.
2) Скорость изменения напряжения зарядки и разрядки напрямую зависит от сопротивления в цепи. То есть, чем больше значение сопротивление, тем длительнее процесс зарядки и разрядки.
3) Сравнивая теоретические и экспериментальные значения напряжения зарядки и разрядки, делаем вывод, что значения для обоих конденсаторов приблизительно равны, что говорит о высокой точности измерений.