ПГУПС

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:}