Методи вимірювання ємностей конденсаторів

Залежно від об’єму вимірювання, необхідної точності результату, діапазону робочих частот використовують різні методи для вимірювання ємності. Найчастіше при вимірюванні параметрів застосовуються методи:

- вольтметра-амперметра;

- безпосередньої оцінки;

- мостовий;

- резонансний;

- дискретного відліку.

В даній лабораторній роботі передбачається проведення вимірювання ємностей електролітичних конденсаторів за методом вольтметра-амперметра, схеми якого приведені на рис. 3.5.

Ємнісний опір конденсатора визначається за формулою:

, (3.7)

звідки знаходимо невідоме значення :

(3.8)

Звідси випливає, що для вимірювання ємності цим методом необхідно знати частоту джерела живлення. При великих ємностях, тобто малому ємнісному опорі , рекомендується схема, зображена на рисунку 3.5. а), а при малих ємностях – рисунок 3.3. б).

а)

б)

в)

Рис. 3.5. Схеми вимірювання ємності конденсатора методом

вольтметра-амперметра

Одним із різновидів методу вольтметра-амперметра є метод двох вольтметрів, що застосовується для вимірювання малих ємностей за схемою зображеною на рис. 3.5. в).

Напруга живлення вимірюється вольтметром . Вольтметр показує напругу на зразковому конденсаторі :

. (3.9)

Струм І визначається за виразом

. (3.10)

звідки знаходимо невідоме значення ємності :

. (3.11)

Значення ємності має бути великим, щоб вольтметр мало впливав на режим роботи схеми. При вираз (3.11) можна спростити і записати у вигляді

. (3.12)

Метод двох вольтметрів дає змогу вимірювати ємності від часток пікофарад. Частотний діапазон і точність вимірювання визначаються відповідними характеристиками вольтметрів. Похибка вимірювання вказаним методом становить 5 – 10 %.

Опис установки

Для зручності з’єднання електронних приладів і об’єктів дослідження в процесі вимірювання ємностей конденсаторів методом вольтметра-амперметра (або двох вольтметрів) виготовлено лабораторний стенд ПВЄК (пристрій вимірювання ємностей конденсаторів), схема якого приведена на рисунку 3.6.

Рис. 3.6. Схема лабораторного стенду ПВЄК для вимірювання ємностей методами вольтметра-амперметра та двох вольтметрів

При вимірюванні великих ємностей методом вольтметра-амперметра електронні прилади і об’єкт дослідження підключаються до пристрою ПВЄК таким чином:

- клеми «» «Г3-9» – генератор Г3-9;

- клеми «А» – амперметр Э525;

- клеми «» – мілівольтметр В3-38;

- клеми «» – конденсатор, ємність якого вимірюється.

Тумблер «» встановлюється в положення «викл.»

При вимірюванні малих ємностей методом вольтметра-амперметра електронні прилади і об’єкт дослідження підключаються до ПВЄК наступним чином:

- клеми «» «Г3-9» – генератор Г3-9;

- клеми «А» – амперметр Э525;

- клеми «» – мілівольтметр В3-38;

- клеми «» – конденсатор, ємність якого вимірюється.

Тумблер «» встановлюється в положення «викл.»

При вимірюванні ємностей методом двох вольтметрів електронні прилади і об’єкт дослідження підключаються таким чином:

- клеми «» «Г3-9» – генератор Г3-9;

- клеми «()» – мілівольтметр В3-38;

- клеми «()» – мілівольтметр В3-38;

- клеми «()» – конденсатор, ємність якого вимірюється.

Тумблер «» встановлюється в положення «вкл.»