Фізика(готові лабораторні роботи) / yo-yo / Лабораторна робота №27

Міністерство освіти і науки України

Житомирський державний технологічний університет.

Кафедра фізики

Група РТ – 8

Лабораторна робота №27.

“Вимірювання ємності”

Виконав: Каленський І. В.

Перевірив: Алексюк В. Ю.

Житомир

2004р.

Мета роботи: вивчити метод вимірювання ємності з допомогою моста змінного струму.

Прилади і обладнання: магазин ємностей, набір конденсаторів з невідомою ємністю, реохорд, джерело змінного струму, електронно-оптичний індикатор нуля (ІНО).

Для визначення ємності конденсаторів використовують мостову схему (рис.1). Тут С – відомий, С_х – конденсатор, ємність якого треба визначити. ІНО- індикатор нуля. Напруга 10...20В подається на реохорд АВ від джерела змінного струму. Принцип вимірювання ємності конденсаторів базується на знаходженні такого положення повзуна реохорда D, при якому струм через індикатор нуля відсутній ().

Виведемо умови рівноваги моста. Кількість електрики, що проходить за час по вітці ADE,

Із визначення ємності конденсатора витікає, що

тоді

Аналогічно для вітки DAE:

Із останніх двох виразів, враховуючи, що , дістанемо:

(27.1)

Врахувавши, що

(27.2)

де і S – відповідно питомий опір і площина поперечного перерізу дроту реохорда, а і - довжини плечей реохорда, маємо:

(27.3)

Оскільки

то (27.4)

де - довжина реохорда.

Порядок виконання роботи

1. Зібрати схему (рис. 1) і підготувати прилад ІНО до роботи:

а) після хвилинного прогріву ручками „Фокус” та „Яскравість” добитися чіткої плями на екрані;

б) поставити перемикач „Частота Гц” в положення, що відповідає частоті напруги, яка живить міст;

с) обертаючи ручку „Підстрой частоти”, добитися розгортки променя по осі Y на повний діаметр трубки.

2. Пересуваючи повзунок реохорда (точки D), добитись повного балансування пліч моста, що відповідає переходу прямої лінії в точку на екрані.

3. Провести відлік довжин плечей реохорда і . Такі виміри зробити не менш як 5 разів із точністю до половини найменшої поділки вимірної лінійок. Знайти середні значення і і, підставивши їх у формулу (27.4), визначити ємність першого невідомого конденсатора.

4. Замість першого конденсатора приєднати другий конденсатор Провести з цим конденсатором такі самі вимірювання, як із конденсатором

5. З’єднати конденсатори і послідовно, а потім паралельно і повторити вказані вище для окремих конденсаторів вимірювання.

У нашій роботі відома ємність дорівнює 1,475мкФ

№ п/п
1 2 3 4 5	57 58 57,5 56 56,5	43 42 42,5 44 45,5	41 42 42,5 42 41,5	59 58 57,5 58 58,5	70 68 69 68 68	30 32 31 32 32	30 29,5 30 31 30	70 70,5 70 71 70
Ср.	57	43,4	41,8	58,2	68,6	31,4	30,1	70,3

Знаходимо та для ,,,

Для :

р=0,95 n=5

( )

p=0.95 V=0.5

Для :

р=0,95 n=5

( )

p=0.95 V=0.5

Для :

р=0,95 n=5

( )

p=0.95 V=0.5

Для :

р=0,95 n=5

( )

p=0.95 V=0.5

Тепер порівнюємо теоретичні результати ємності з практичними результатами при послідовному та паралельному з’єднанні конденсаторів.

При паралельному з’єднанні: С=С₁+С₂ С=2,05+1,12=3,17мкФ

При послідовному з’єднанні:

Відповіді до контрольних запитань.

1. Як залежить ємнісний опір від частоти змінного струму?

Ємнісний опір конденсатора залежить зворотно пропорційно від частоти.

2. Чому в даній роботі не має значення, в яких одиницях вимірюється довжина пліч реохорда і ?

В даній роботі не має значення, в яких одиницях вимірюється довжина пліч реохорда і тому, що ми використовуємо відношення, а це приводить до скорочення величин.

Розрахуйте ємність кулі радіуса R. Чи зміниться її ємність, якщо кулю занурити в газ? Визначити радіус ізольованої кулі ємністю в 1Ф.

,

3. Написати формулу для ємності плоского конденсатора з площею пластин S і відстанню між ними d.

Задача 17.16

Два конденсатора електроємностями и соединены между собой и присоединены к батарее с Е. Д. С. Определите Q₁ и Q₂ конденсаторов и разности потенциалов U₁ и U₂ между 4-х обкладками, если конденсаторы соединены: 1) параллельно, 2) последовательно.

1) так как соединено параллельно

2) Так как конденсаторы соединены последовательно, то их заряд будет

общим из уравнения:

Знаючи Q находим U₁ и U₂ .

Ответ: Q₁=360мкКл, Q₂=720мкКл, U₁=80В, U₂=40