Лабораторные работы по электричеству / lab2

Лабораторная работа N2.

Измерение плотности заряда электрета.

Основные теоретические положения:

Электреты- изготовленные из диэлектриков тела, способные длительно сохранять электрическую поляризацию в отсутствии внешнего электрического поля. Изготовляют помещением определенного диэлектрика в сильное электрическое поле в нагретом состоянии, потом охлаждают.

Цель работы: исследовать явление электростатической индукции; измерение плотности заряда электрета и расчет электростатического поля в пленочном электрете.

Приборы и принадлежности: пленочный электрет, установленный в конденсатор с подвижным электродом; прибор для измерения протекающего в цепи заряда.

Методика измерения: Поверхностный заряд электрета измеряем методом электростатической индукции, для этого используем установку описанную в дальнейшем.

Задача:

1. Произвести 10 наблюдений(Т=10), измерить поверхностную плотность заряда _эл_эл.

2. Рассчитать и построить графики E(d),(d). d- толщина электрета.

Схема установки.

DA- операционный усилитель, интегрирующего типа

A,B- плоские электроды.

PV1- вольтметр.

Принцип работы:

Ко входу операционного усилителя DA1 подключены электроды A и B, образующие конденсатор. Между электродами находится пленочный электрет. Верхний электрод A подвижен и может быть удален с поверхности заряженной пленки(электрета).

Электрет помещен между электродами A и B , т.к. потенциалы a, b равны, то суммарное поле внутри заряженной пленки, создаваемое поверхностными зарядами плотностью , и поверхностными зарядами , индуцированными на электродах ,равно «0».

Если электрод убрать с поверхности пленки(поле отсутствует), то заряды, индуцированные на электродах, нейтрализуются. Измерение протекшего заряда осуществляется операционным усилителем DA1 и конденсатором в цепи обратной связи C. При удалении электрода весь заряд Q переходит на конденсатор и напряжение на конденсаторе изменится на U=Q/C.

Резистор R в цепи обратной связи служит для стабилизации работы операционного усилителя DA1. Кнопка SB1 служит для разрядки конденсатора.

Формулы:

_эл=_инд

Заряд переходит на обкладки конденсатора.

u=Q/C=_инд*S/C=_эл*S/C

_эл =

D- диаметр подвижного электрода.

- диэлектрическая проницаемость пленки.

d- толщина пленки.

C-емкость конденсатора C₁.

Случайная погрешность = СКО* t_p,n, t_p,n=2.3, для N=10

Погрешность измерения=

Полная погрешность = случайная погрешность + погрешность измерения

Исходные данные:

D=50мм

С=0.068мкФ

d=100мкМ

=2

N	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
u, в	0.292	0.294	0.183	0.242	0.288	0.162	0.227	0.150	0.322	0.165

=0.0005в

Обработка исходных данных:

Проверка на промах:

Упорядоченная выборка: 0.15,0.162......0.292,0.322

R=max-min=0.322-0.15=0.162

Смотрим слева: =0.012

0.074<0.41

Смотрим справа: =0.03

0.19<0.41

Вывод: промахов нет.

Расчет плотности заряда электрета:

Результат: (82)*10^-6

Расчет графиков E(d), (d).

d=10^-4М.

=2

Объемная плотность заряда ==0.12

Графики.

График (d)(дан изначально)