Лабораторная работа №6 по электричеству / LR06_1
.DOCСанкт-Петербургский
Государственный электротехнический университет
Отчет
по лабораторной работе № 6
«ГРАДУИРОВАНИИ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ИНТЕГРАТОРА И ИЗМЕРЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА»
Выполнил: Солоха В.Н.
Группа:0331
Факультет КТИ
Санкт-Петербург
2001г.
Цель работы: ознакомление с электролитическими интегрирующими приборами и их применением для измерения заряда и электроемкости; приобретение навыков численного интегрирования экспериментальных зависимостей (на примере расчета заряда, переносимого током, изменяющимся во племени).
Приборы и принадлежности: измерительная схема с водородным электролитическим интегратором типа Х602А и измеряемой электроемкостью.
Общие сведения. Водородный электролитический интегратор (ВЭИ) — это прибор для измерения заряда, протекшего в электрической цепи. БЭИ представляет собой манометр с помещенной внутри электролитической ячейкой (ЭЯ), изготовленной из пластины пористого стекла, пропитанной электролитом. На пластине закреплены специальные электроды, при пропускании тока через которые на одном из них (катоде) выделяется, а на другом (аноде) поглощается водород ;с массой и объемом пропорциональными протекшему через ЭЯ заряду. При этом электролит в манометре перемещается в сторону анода. Переключение полярности электродов ЭЯ приводит к смещению мениска манометра в противоположном направлении, Таким образом, направление смещения мениска зависит от направления тока в интеграторе, а скорость и величина смещения пропорциональны соответственно току и протекшему через ЭЯ заряду, Количество протекшего заряда может быть определено по шкале на одном из колен манометра.
ВЭИ применяются для накопления слабых электрических сигналов, для долговременного контроля работы электрических устройств. Достоинство ВЭИ в нечувствительности к радиопомехам и магнитным полям, в практической неограниченности времени хранения информации. К недостаткам следует отнести относительно малые чувствительность и точность измерения.
Методика измерений. В работе ВЭИ используется для определения электроемкости конденсатора. Предварительно производится градуирование интегратора, то есть устанавливается зависимость между показанием манометра N и протекшим зарядом Q. Для этого через ВЭИ в течение некоторого времени пропускают ток i(t) и в моменты времени tj, где j — номер наблюдения (j=1, 2,… jm), отмечают показания манометра N(tj) и силу тока i(tj), затем строят график i(t), находят значения Q(tj) (или Q(tk), см. ниже) и строят градуировочную зависимость Q(N) (или N(Q)).
Заряд, протекший через ВЭИ за время t, рассчитывают по формуле
При этом, либо
классифицируют
закон изменения
тока во
времени (линейное
изменение, по
гармоническому
закону и
т. д.), а
затем находят аналитическое выражение
Q(t)
и определяют
значения Q(tj),
либо
используют методы
численного
интегрирования
экспериментальных
зависимостей.
Например,
осуществляют
кусочно-линейную аппроксимацию
зависимости
i(t),:
то есть разбивают
время наблюдения
на несколько
k-х
участков (k=1,
2,...,km)
длительностью
в пределах которых зависимость
можно считать
линейной (число
участков km
может быть меньше
числа наблюдений
jm).
Затем
рассчитывают
численные значения
зарядов
Q(tk)
протекших в цепи к моментам времени
tk,
по приближенной
формуле
начиная со значения k=1, затем k=2 и т.д.
Если ток не меняется во времени; i(t)=I0, то заряд, протекший через ВЭИ, рассчитывается по формуле Q(t)=I0t.
Для определения электроемкости конденсатора производят n циклов _заряд-разряд конденсатора до тех пор, пока суммарное перемещение мениска манометра Nn станет заметным. Затем по градуировочной зависимости и значению .Nn находят заряд Qn протекший через ВЭИ, и рассчитывают электроемкость конденсатора
где <Uci>-—усредненное по п циклам заряд—разряд напряжение на конденсаторе перед его разрядом.
С
хема
градуирования интегратора и измерения
электроемкости конденсатора приведена
на рис. 1.1.
Рис 1.1.
ВЭИ Р1 подключен к схеме через трехпозиционный переключатель SA3: положение 1 — перемещение мениска ВЭИ происходит в направлении увеличения показаний шкалы; положение 2— мениск перемещается в обратную сторону; положение 0 нейтральное—ВЭИ отсоединен от измерительной цепи. Переключатель SA2 служит для изменения режима работы схемы: положение 1 — градиурование ВЭИ от источника питания G1 положение 2—измерение емкости конденсатора С1, С помощью переключателя SA1 осуществляется заряд конденсатора (положение 1) или его разряд через ВЭИ (положение 2). Ток в цепи ВЭИ измеряется миллиамперметром PA1, а напряжение на конденсаторе — вольтметром PV1. Резисторы R1 и R2 являются ограничительными.
Расчеты
1).
(Кл)
(Кл)
(Кл) 
(Кл)
(Кл) 
(Кл)
(Кл) 
(Кл)
(Кл) 
(Кл)
(Кл)
(Кл)
(Кл)
(Кл)
(Кл)
(Кл)
2
). 
-
C1=0,00168 (Ф)
C2=0,00150 (Ф)
C3=0,00118 (Ф)
C4=0,00121 (Ф)
C5=0,00144 (Ф)
C6=0,00138 (Ф)
C7=0,00155 (Ф)
C8=0,00148 (Ф)
C9=0,00160 (Ф)
C10=0,00152 (Ф)
(Ф)
Вывод: