- •Фгоу впо «калининградский государственный технический университет»
- •1. Введение.
- •2. Теоретическое исследование переходных процессов при зарядке и разрядке конденсатора в
- •3. Порядок выполнения работы
- •3.1. Задание № I. Экспериментальное исследование зарядки и разрядки конденсатора большой ёмкости.
- •3.1.1. Экспериментальная часть.
- •3.1.3. Обработка результатов.
- •3.2.1. Экспериментальная часть.
- •3.2.2. Измерения
- •3.2.3. Обработка результатов
- •4. Вопросы для проверки (примерные):
- •5. Литература
- •Приложение общая характеристика импульсов и способов их формирования в электрических цепях.
3.1.3. Обработка результатов.
1. На миллиметровой бумаге формата АЗ построить графические зависимости от времени для напряжения на конденсаторе в процессах его зарядки и разрядки. Все графики построить на одном листе; на горизонтальной оси указать время (мин.), на вертикальной оси указать напряжение (В).
Графики отметить номерами: 1- зарядка; 2 - разрядка на сопротивление R2; 3 - разрядка на сопротивление R3 .
2. С помощью построенных графиков найти неизвестные ёмкость конденсатора С и сопротивление R03 :
а) ёмкость С определяется с помощью графика №2 при разрядке на сопротивление R2, величина которого определяется формулой (22а). Вычислив Rразр= R2 , необходимо затем на графике определить время релаксации при разрядке 2 . Для определения Uc использовать формулу (24).
Величина неизвестной ёмкости равна: . Учесть, что для расчётов время измеряется всекундах, сопротивление – в Ом.
Выполнить проверку размерности, т.е. показать, что в системе единиц СИ размерность ёмкости Ф (Фарада) соответствует отношению: Ф = сек/Ом.
б) сопротивление R03 измеряется с помощью графика №3 при разрядке на сопротивление R3, величина которого определяется формулой, аналогичной (22а), но при условии, что параллельно резисторам с сопротивлениями R02 и подключён резистор с сопротивлениемR03 .
Требуется на графике №3 определить время релаксации при разрядке 3, после чего определяется величина .
При известных значениях R3 , R02 и легко найти неизвестное значениеR03 .
3. С помощью формулы (20) вычислить и сравнить полученный результат с величиной напряжения зарядки конденсатора за время, равное 15 мин. Учесть, что- это значение напряжения на выпрямителе, найденное в п.1 раздела "Измерения".
4. Кроме п.п. 1-3, при обработке результатов - по указанию преподавателя - возможны дополнительные задания:
а) с помощью формулы (19) при известных значениях ёмкости С в зарядного сопротивления R1 найти величину коэффициента Д и (для проверки) величину внутреннего сопротивления вольтметра ;
б) результаты расчётов по разрядке конденсатора представить в виде линейных зависимостей и затем выполнить более точные, чем в п. 2, измерения ёмкости С и сопротивления R03 .
Для определения ёмкости С следует формулу (21а) преобразовать к виду:
, (3-1)
где U02 - начальное напряжение при разрядке конденсатора на сопротивление R2 .
Логарифмируя (3-1), получим:
(3-2)
Введём обозначение:
(3-3)
Тогда:
(3-4)
Значения Х2 легко вычисляются с помощью данных табл.2-1 для любого момента времени в процессе разрядки конденсатора. Необходимо вычислить 10 значений Х2 для 10 моментов времени и затем с помощью формулы (3-4) определить значения С и рассчитать среднюю величину ёмкости конденсатора. При расчётах время подставляется в секундах, сопротивление - в 0м.
Погрешность (доверительный интервал) для величины С вычисляется по указанию преподавателя.
Формулу (3-4) можно использовать также для построения линейного графика зависимости произведения от времени. Для этого следует на горизонтальной оси указать время разрядки (сек.), на вертикальной - значения (Ом).
График будет представлять собой прямую, проходящую через начало координат (см. рис.3):
Рис. 3. |
Отношение абсциссы к ординатеопределяет среднее значение ёмкости конденсатора.
Для определения сопротивления R3 применяется аналогичный метод с учётом данных табл.2-2.
Обозначая
, (3-5)
получаем формулу:
, (3-6)
где С - считается уже известной величиной, и все значения X3 вычисляются для соответствующих моментов времени по данным табл.2-2 .
ЗАДАНИЕ № 2. ИЗУЧЕНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В " R - С " КОНТУРЕ.