физика все лабы / 201 / лабарат 201
.3.docПГУПС
Кафедра физики
Лабораторная работа №201
Задание 3
«Определение емкости и энергии конденсатора»
Выполнила Воронина М.П.
Группа ПВТ-011.
Проверил Кытин Ю.А.
Санкт-Петербург
2001 год.
Цель работы:
Определить емкость и энергию данного конденсатора.
Краткое теоретическое обоснование:
Емкость конденсатора определяется отношением заряда на нем к разности потенциалов:
Единица емкости в СИ – 1 Фарада (1 Ф=1 Кл/В) – емкость такого конденсатора, разность потенциалов которого изменяется на 1 В при сообщении ему заряда в 1 Кл.
Конденсатор в электрических цепях может использоваться для накопления энергии. Энергия заряженного конденсатора:
Конденсатор характеризуется двумя параметрами: значение емкости С и рабочего напряжения , на которое рассчитана изоляция между пластинами конденсатора. Тогда максимальная энергия, которую может запасти конденсатор, равна:
Чтобы увеличить энергию, которую можно накопить при заданном напряжении источника, используют батарею конденсаторов, включенных параллельно. При параллельном включении конденсаторов их емкости складываются:
Если ЭДС источника превышает, конденсаторы соединяют последовательно. При таком включении складываются обратные величины емкостей:
Рабочее напряжение батареи конденсаторов равно сумме рабочих напряжений, на которые рассчитаны конденсаторы:
Определение емкости конденсатора
Конденсатор заряжают до известной разности потенциалов и измеряют ее заряд Q путем разрядки конденсатора через амперметр.
Если известна цена деления прибора по заряду , то, измеряя отклонение стрелки прибора при разрядке конденсатора, можно определить заряд Q на пластинах конденсатора.
Емкость конденсатора можно измерить методом сравнения. Два конденсатора (известной емкостью и неизвестной - ) заряжаются до одинаковой разности потенциалов U. Если эти емкости поочередно разрядить через прибор, измеряющий заряд, то отклонения стрелки прибора a будут пропорциональны емкостям конденсаторов:
и . Тогда:
Таблица приборов:
№ приб. |
Наимен. приб. |
Диапазон |
Класс точности |
Род тока |
Система прибора |
Рабоч. полож. |
Лабор. № |
|
1 |
Амперметр |
|
|
Пост |
|
|
|
|
2 |
Вольтметр |
(0-20)В |
0.01В |
Пост |
|
|
|
Схема установки:
1
2
Исследуемые емкости подключаются к клеммам 1, 2.
Расчеты:
Прямые измерения:
Кл/дел Кл/дел
Кл/дел мкКл/дел
мкФ мкФ
мкФ мкФ
мкФ мкФ
мкФ мкФ
мкФ мкФ
мкФ мкФ
Вычисление емкости параллельного и последовательного соединения по формулам:
мкФ мкФ
мкФ мкФ
Вывод: значения, полученные экспериментально, более точны, чем вычисленные косвенным путем.
При U=10 В: