Изучение переходных процессов в цепи с конденсатором
Студенты
Группа
Преподаватель
Дата
Челябинск
Цель работы: изучить с помощью осциллографа переходные процессы включения и отключения источника постоянного напряжения к электрической цепи с конденсатором, определить время релаксации и емкость конденсатора.
Оборудование: плата с конденсаторами и резисторами, генератор прямоугольных импульсов, осциллограф.
РАЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Переходный процесс – это процесс установления силы тока в электрической цепи при подключении к источнику напряжения или процесс спада силы тока до нуля при отключении.
Рассмотрим электрическую цепь из конденсатора и резистора. Согласно закону Ома сумма падений напряжений на конденсаторе и резисторе цепи равна ЭДС источника. При включении ………….
и при выключении ………………
Проинтегрировав, получим зависимости напряжения от времени:
п
ри
включении:
при выключении:
Характеристикой установления напряжения является время релаксации τ ……... Это время, в течение которого напряжение на конденсаторе уменьшается при отключении источника в ……….раза или достигает значения U=…………… при включении.
Экспериментально емкость в электрической цепи можно определить с помощью осциллографа, если на экране получить осциллограммы напряжения
Если уравнение для напряжения прологарифмировать, то получим уравнение линейной зависимости (lnU =………………), с угловым коэффициентом, равным:
Определив по графику угловой коэффициент, можно определить емкость конденсатора С =………
Выполнение работы
|
X, дел |
Y, дел |
U, мB |
t, мкс |
ln, U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Емкость С, нФ |
|
|
Сопротивление R, кОм |
|
|
Коэффициент КY, мВ/дел |
|
|
Развертка КX , мкс/дел |
|
|
Время релаксации τ, с |
|
Пример расчета времени моментов измерения: t = КхX
Пример расчета напряжения на конденсаторе в моменты измерения:
U = КYY=
|
|
|
|
|
|
|
|
График
зависимости логарифма напряжения от
времени
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t,
мкс |
|
|
lnU
Расчет времени релаксации:
=
Расчет среднего
значения емкости:
=…
Оценка
случайной погрешности
=
Результат измерений С = ……±…… нФ. Р = 0,90.
Выводы
ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
ЧИПС, филиал УрГУПС
Кафедра ЕНД
Работа 25 б