Краткая теория

Электроемкостью уединенного проводника называется способность накапливать заряд. Емкость численно равна величине заряда, изменяющего его потенциал на единицу:

(1)

Конденсаторы - это система двух тел, обладающая повышенной способностью конденсировать заряды. Емкость конденсатора определяется отношением:

(2)

Здесь - напряжение на пластинах плоского конденсатора. Следовательно, для измерения емкости необходимо измерять величину заряда и напряжение на конденсаторе. Заряд измеряется баллистическим гальванометром, напряжение – вольтметром

Емкость плоского конденсатора определяется выражением:

(3)

где - диэлектрическая проницаемость среды, S – площадь пластины, d - расстояние между пластинами конденсатора.

Емкость шара равна:

(4)

где R – радиус шара.

При последовательном соединении конденсаторов

емкость определяется по формуле:

При параллельном соединении конденсаторов

емкость определяется по формуле:

Баллистическим называется гальванометр, момент инерции подвижной части (рамки) которого специально увеличен. Если через гальванометр пропустить импульс тока (например, разрядить конденсатор) угол первого отброса рамки () будет пропорционален заряду (), прошедшему через гальванометр:

где В - баллистическая постоянная гальванометра.

В настоящей работе используется вспомогательный конденсатор известной емкости (эталон).

Для эталонного конденсатора , для исследуемого.

Если напряжение () одинаково, тo. Так какито:

(7)

Это выражение и определяет методику измерений.

Описание измерительной установки

В работе используется настольный баллистический гальванометр.

Измерительный стенд состоит из выпрямителя (рис. 1), вольтметра, эталонного () и исследуемого () конденсаторов, двух переключателей, с помощью которых эталонный и исследуемый конденсаторы подключаются последовательно к выпрямителю для зарядки и к гальванометру для разряда.

Рис. 1

Порядок выполнения

1. Изучить измерительную установку, записать величину .

2. Собрать схему, включить стенд (тумблер "вкл"), включить подсветку шкалы гальванометра, установить шкалу на ноль.

3. Тумблер установить в положение, тумблерв положение «выпр.».

4. Ручкой "регулировки " установить по вольтметру напряжение на конденсаторе 200 В и тумблеромразрядитьна баллистический гальванометр (положение "Г"). Записать показания, опыт повторить 3 раза.

5. Тумблером подключить исследуемый конденсаторк выпрямителю. Установить шкалу лимбана ноль и, произведя операцию по п. 4 записать показания. Затем, изменяя емкостьс помощью переключателя на стенде, произвести измерения для каждого конденсатора.

Обработка результатов

1. Найти среднее значение .

2. По формуле (3) рассчитать все измеренные значения .

3. Рассчитать погрешность "калибровки" баллистического гальванометра и измерения .

Таблица 1

	Сэ	С1	С2	С3	С4	С5	С6	С7	С8	С9	С10
α1
α2
α3
αср
Сx [пФ]

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ:Не включайте цепь до ее проверки преподавателем или лаборантом. Можно испортить гальванометр!

Контрольные вопросы

1. Что называется электроемкостью? В каких единицах она измеряется в системах СИ и СГСЕ?

2. Как устроен и действует баллистический гальванометр?

3. Что измеряют (в нашей работе) баллистическим гальванометром?

4. Чему равна емкость шара, плоского конденсатора?

5. Как определяется емкость при последовательном и параллельном соединениях конденсаторов?

6. Какие вещества относят к диэлектрикам?

7. Что такое поляризация диэлектриков? Виды поляризации.

8. Каков физический смысл относительной диэлектрической постоянной.

9. Сформулируйте теорему Гаусса для электростатического поля в диэлектрике.

10. Что называется электрической индукцией? Как ведут себя линии электрической индукции на границе диэлектриков, вакуум-диэлектрик?

11. Энергия заряженного конденсатора.