Лабораторные / (№2-08)

11

("Ожидание спускового сигнала…") замкните ключ К. Затем разомкните ключ – время измерения будет равно нескольким миллисекундам и остановится автоматически. 4.2.4. Увеличьте на экране необходимую область полученных кривых. При помощи опции "Survey" ("Обзор") определите время полураспада полученной кривой напряжения и тока (t1/2), то есть время изменения амплитуды в два раза. Полученное значение t1/2 и установленное в цепи сопротивление резистора R запишите в таблицу 3.

При искажении кривых снова повторите эксперимент.

5. Обработка результатов измерений

5.1. Ёмкость конденсатора

Как следует из теории (см. (5) и (6)) зависимость тока и напряжения при зарядке конденсатора от времени описывается уравнениями вида

Тогда время полураспада равно t1/2 = RC·ln(2). Используя измеренное значение t1/2 в

табл. 2 и заданное в индивидуальном задании значение R, определите значения С.

Результаты запишите в таблицу 2.

Табл. 2. Результаты измерений ёмкости, индуктивности и оценка погрешностей измерений.

12

5.2. Индуктивность катушки

В уравнении (11) рассматривается полное активное сопротивление цепи. При заданных в данной работе параметрах необходимо учитывать активное сопротивление медного провода катушки индуктивности RL, которое указано на катушке. Тогда уравнение (11) перепишется как

Тогда время полураспада равно t1/2 = [L/(R+ RL)]·ln(2). Используя измеренное значение в табл. 2 и заданное в индивидуальном задании значение R, определите значения

индуктивности L. Результаты запишите в таблицу 2.

5.3.Погрешности измерений.

Вданной работе изменяющийся со временем ток I и напряжение U при зарядке конденсатора определялись прямыми измерениями по показаниям цифрового прибора Кобра3. Поэтому погрешность измерения времени полураспада t1/2 определяется приборной ошибкой цифрового прибора. Погрешность сопротивления резисторов составляет 1 %. Однако часто на практике ёмкость конденсатора и индуктивность катушки определяются по косвенным измерениям. В связи с этим ставится следующая задача. Оцените относительную и абсолютную погрешность определения ёмкости конденсатора и индуктивность катушки при косвенном измерении.

По определению C = t1/2 /(R·ln(2)). Относительная погрешность δС для ёмкости определяется как

По определению L = t1/2·( R+ RL)/ln2. Обозначим R+ RL = Rобщее. Тогда

L = t1/2· Rобщее/ln2. Относительная погрешность δL для индуктивности определяется как

Абсолютные погрешности определения ёмкости конденсатора и индуктивности катушки запишутся, как DC = δ C × C и DL = δ L × L , соответственно. Полученные значения ∆С и L округлите до одной значащей цифры. При расчетах рассматривайте

13

параметры R и t1/2 как средние значения, а их погрешности определения, как приборные погрешности. Результаты вычислений δС, ∆С, δL и L для значений параметров R,

указанных в индивидуальном задании, запишите в табл. 2.

6. Библиографический список

а) основная:

1.Савельев И.В. Курс общей физики. Кн. 2. М.: АСТ: Астрель. 2006. с.105-108, 120-128, 224-229, 287-288.

2.Физика. Раздел: Электричество и магнетизм. Лабораторный практикум. М.: МИСиС. «Учёба». 2008.

3.Батурин Б.Н. Правила электробезопасности при выполнении лабораторных работ.

Учебное пособие. М.: МИСиС. 1995. -38 с.

б) дополнительная:

4.Савельев И.В. Курс физики. Т. 2. СПб.: Изд. Лань. 2007. с. 82-86, 97-103, 203-209.

5.Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы. М.: Физматлит. 2001. с. 60-63, 129-134, 143-146, 251-255.

6.Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 3. М.: Физматлит. 2004. с. 97-102, 192-196, 206-

7.Контрольные вопросы

1.Какие процессы в электрических цепях называются переходными? Назовите примеры переходных процессов.

2.Как изменяются со временем ток I в цепи, заряд q и напряжение U на конденсаторе при его зарядке? Напишите формулы зависимостей I(t), q(t) и U(t) от времени при зарядке конденсатора.

3.Как изменяются со временем ток I в цепи, заряд q и напряжение U на конденсаторе при его разрядке? Напишите формулы зависимостей I(t), q(t) и U(t) от времени при разрядке конденсатора.

4.Как определяется время релаксации в цепи с конденсатором?

5.Почему возникает переходной процесс в цепи с катушкой индуктивности?

6.Как изменяется со временем ток I в цепи с катушкой индуктивности при подключении к источнику тока и при отключении от него? Напишите формулы зависимостей I(t) от времени для этих двух случаев.

15

3. Проведите оценки погрешностей определения ёмкости конденсатора и

индуктивности катушки. Заполните табл. 2.