Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

201 / 201

.3.doc
Скачиваний:
5
Добавлен:
21.04.2019
Размер:
253.95 Кб
Скачать

Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения

Кафедра физики

Лаборатория электрофизики

Лабораторная работа №201/3

«Определение емкости и энергии конденсатора»

Выполнил: Проверил:

Санкт – Петербург

2004 г.

Цель работы:

Определить емкость и энергию данного конденсатора.

Теоретическое обоснование:

Емкость конденсатора равна отношению заряда на нем к разности потенциалов:

Единица емкости в СИ – 1 Фарад – это 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:

Характеристики конденсатора:

  1. Значение емкости C.

  2. Рабочее напряжение.

Чтобы увеличить энергию, которую можно накопить при заданном напряжении источника, используют батарею конденсаторов, включенных параллельно. При параллельно включении конденсаторов их емкости складываются, а при последовательном – 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 п

ластинах конденсатора.

Емкость конденсатора можно измерить методом сравнения. Два конденсатора, емкость одного из которых известна заряжаются до одинаковой разности потенциалов U. Если эти емкость поочередно разрядить через прибор, измеряющий заряд, то отклонения стрелки прибора , будут пропорциональны емкостям конденсаторов.

и

Тогда:

Наименование прибора

Цена деления

Погрешность

Предел измерения

1

вольтметр

1 мВ

0,5%+1

0 100 мА

2

амперметр

1мкА

1,2%+1

0 – 20В

Таблица измерительных приборов:

Расчетные формулы:

; ; ; ;

Таблицы для занесения результатов и вычисления:

Таблица№1

U

, дел.

1

2

3

1,5

3

3

3

3

0

1,1*10-6

0

0

2

4

4

4

4

0

1,1*10-6

0

0

2,5

5

5

5

5

0

1,1*10-6

0

0

3

6

6

6

6

0

1,1*10-6

0

0

3,5

7

7

7

7

0

1,1*10-6

0

0

4

8

8

8

8

0

1,1*10-6

0

0

4,5

9

9

9

9

0

1,1*10-6

0

0

5

10

10

10

10

0

1,1*10-6

0

0

U

, дел.

1

2

3

1,5

7

6,8

6,8

6,9

0,1

0,000005

0,0000001

10-14

2

9

9

9

9

0

0,000005

0,0000001

10-14

2,5

11

11

11

11

0

0,0000048

0,0000001

10-14

3

13

13

13

13

0

0,0000048

0,0000001

10-14

3,5

15,5

15,5

16

15,67

0,27

0,0000057

0,0000008

64*10-14

4

18

18

18

18

0

0,0000049

0

0

4,5

20

20

20

20

0

0,0000049

0

0

5

22

22

22

22

0

0,0000048

0,0000001

10-14

Среднее значение:

0,0000049

Таблица№2

U

, дел.

1

2

3

1,5

10

10

10

10

0

0,0000073

2,6*10-7

6,9*10-14

2

13

13

13

13

0

0,00000715

6,2*10-8

3,9*10-15

2,5

16,5

17

16,5

16,67

0,27

0,0000061

9,4*10-7

8,8*10-13

3

20

19,5

20

19,8

0,16

0,0000073

2,6*10-7

6,9*10-14

3,5

23

23

23

23

0

0,0000072

1,6*10-7

2,6*10-14

4

26

26

26

26

0

0,0000072

1,6*10-7

2,6*10-14

4,5

29

29

29

29

0

0,0000071

6,2*10-7

3,9*10-15

5

32

32

32

32

0

0,0000070

3,8*10-7

1,4 *10-15

Среднее значение:

7,04*10-6

Таблица№3

Таблица№4

U

, дел.

1

2

3

1,5

2

2

2

2

0

~0,0000014

8,8*10-9

7,7*10-17

2

2,6

2,7

2,6

2,63

0,04

~0,00000145

4,13*10-8

1,7*10-15

2,5

3,2

3,3

3,2

3,23

0,04

~0,0000014

9,13*10-8

8,3*10-15

3

4

4

3,8

3,9

0,1

~0,00000143

6,13*10-8

3,8*10-15

3,5

5

5

5

5

0

~0,00000156

6,9*10-8

4,7*10-15

4

5,6

5,7

5,7

5,67

0,04

~0,00000156

6,9*10-8

4,7*10-15

4,5

6,2

6,2

6,2

6,2

0

~0,00000151

1,9*10-8

3,75*10-15

5

7

6,8

6,8

6,9

0,1

~0,00000152

2,9*10-8

8,3*10-15

Среднее значение:

1,5*10-6

1. По формуле вычислим значение цены деления:

  1. По формуле вычислим значение емкости данного конденсатора:

;

По формуле вычислим значение емкости конденсаторов соединенных параллельно:

;

  1. По формуле вычислим значение емкости конденсаторов соединенных последовательно:

;

Вычисление значений емкостей конденсаторов соединенных последовательно и параллельно:

Найдем заряд и энергию конденсаторов при напряжении U = 3B

Вычисление погрешностей:

График зависимости

График зависимости

График зависимости

Вывод:

Вычисленные значения емкости данного конденсатора и емкости конденсаторов соединенных параллельно и последовательно равны:

, причем значения емкостей найденные путем измерений практически равны значениям, вычисленным по формулам (1) и (2).

Графики показывают, что значение отклонения стрелки амперметра зависит от напряжения линейно.

Соседние файлы в папке 201