
- •Лабораторный практикум по физике Электричество, Магнетизм
- •Глава I Электроизмерительные приборы
- •Условные обозначения на шкале электроизмерительных приборов
- •Изучение электроизмерительных приборов
- •Порядок выполнения
- •Литература
- •Глава II
- •Исследование электрического поля
- •Порядок выполнения
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 3
- •Краткая теория
- •Порядок выполнения
- •Обработка результатов
- •Литература
- •Глава III
- •Теоретическое введение
- •Описание установки
- •Изучение эффекта зеебека и градуировка термопары
- •Краткая теория
- •Описание установки
- •Порядок проведения работы
- •Обработка результатов
- •Теоретическое обоснование метода измерения - Ηг
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Исследование свободных колебаний в колебательном контуре
- •Краткая теория
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Емкость и индуктивность в цепи переменного тока
- •I. Теоретическое введение
- •II. Выполнение работы
- •Изучение магнитного поля соленоида
- •I Теоретическое введение
- •II. Схема установки
- •III. Выполнение работы
- •IV. Контрольные вопросы
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 как
и
то:
|
(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
Изучить измерительную установку, записать величину
.
Собрать схему, включить стенд (тумблер "вкл"), включить подсветку шкалы гальванометра, установить шкалу на ноль.
Тумблер
установить в положение
, тумблер
в положение «выпр.».
Ручкой "регулировки
" установить по вольтметру напряжение на конденсаторе 200 В и тумблером
разрядить
на баллистический гальванометр (положение "Г"). Записать показания
, опыт повторить 3 раза.
Тумблером
подключить исследуемый конденсатор
к выпрямителю. Установить шкалу лимба
на ноль и, произведя операцию по п. 4 записать показания
. Затем, изменяя емкость
с 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
Что называется электроемкостью? В каких единицах она измеряется в системах СИ и СГСЕ?
Как устроен и действует баллистический гальванометр?
Что измеряют (в нашей работе) баллистическим гальванометром?
Чему равна емкость шара, плоского конденсатора?
Как определяется емкость при последовательном и параллельном соединениях конденсаторов?
Какие вещества относят к диэлектрикам?
Что такое поляризация диэлектриков? Виды поляризации.
Каков физический смысл относительной диэлектрической постоянной.
Сформулируйте теорему Гаусса для электростатического поля в диэлектрике.
Что называется электрической индукцией? Как ведут себя линии электрической индукции на границе диэлектриков, вакуум-диэлектрик?
Энергия заряженного конденсатора.