С учетом этого:

(1)

Для плоского конденсатора, используя связь между напряженностью

и разностью потенциалов ₁-₂ электростатического поля, можно записать

(2)

Из (2) для емкости плоского конденсатора, получим

(3)

Если между обкладками находится диэлектрик с диэлектрической проницаемостью , то (3) примет вид

(4)

Экспериментальная установка

Электрическую емкость плоского конденсатора определяют по схеме представленной на рис. 2. Сигнал от генератора подают на исследуемый конденсатор. Измеряют напряжение U₁ на конденсаторе и напряжение U₂ на сопротивлении R, включенном последовательно с конденсатором. Ток в цепи конденсатора Электроемкость конденсатора определяют из соотношения

(5)

которое верно при соблюдающемся в опыте условии.

Рис.2

В качестве вольтметров V₁ и V₂ используют входы Y₁ и Y₂ осциллографа. На конденсатор, подают пилообразный сигнал с генератора (рис.3).

При переходе со спада на нарастание такого сигнала скорость изменения напряжения

на конденсаторе изменяется на величину

(6)

а ток через сопротивление изменяется на величину

(7)

где характеристики значений U₁ , U₂ и Т видны из рис .3

₁

₂

Используя соотношения (5) - (7), получим формулу для расчета емкости конденсатора

(8)

где -частота сигнала.

Порядок выполнения

Включение и установка требуемого режима работы приборов производится под наблюдением обслуживающего персонала лаборатории.

1. У преподавателя , ведущего лабораторный практикум , получить допуск и задание на проведение эксперимента.

2. Проверить комплектность установки и готовность ее к работе. Положения тумблеров лабораторной установки перед началом работы указаны на лабораторном стенде.

3. Штангенциркулем измерить зазор (высоту уступа оправы ) по углам конденсатора . Результаты занести в таблицу.

Таблица 1

Исходные данные : S=224 см2 ; R= 2.0 кОм ; o=8,85*10-12 Ф/M
Величина	d1,мм	D2,мм	d3,мм	d4,мм	dср ,мм	Со,пкф
Значение
Величина	Форма сигнала	Частота сигнала 1,Гц	U1,B	U2,B	Период Т,мкс	С1,пкф
Значение
Величина	Форма сигнала	Частота сигнала 2,Гц	U1,B	U2,B	Период Т,мкс	С2,пкф
Значение
Величина	Форма сигнала	Частота сигнала 3,Гц	U1,B	U2,B	Период Т,мкс	С3,пкф
Значение
Величина	Форма сигнала	Частота сигнала 4,Гц	U1,B	U2,B	Период Т,мкс	С4,пкф
Значение

4.Собрать схему установки (рис.4) , используя соединительные кабели

и провода.

Рис.4

5. Собранную схему показать преподавателю и в его присутствии включить генератор и осциллограф. Дать им прогреться в течение 5 минут.

6. Ручкой плавной регулировки частоты установить частоту сигнала около 5000 Гц. Показания индикатора частотомера занести в таблицу.

7. Ручкой «уровень» установить значение U₁=10 В , используя в качестве вольтметра вход Y₁ осциллографа.

8. По значению сигнала на входе Y₂ определить значение U₂.Результат занести в таблицу.

9. Не трогая других ручек, кроме ручки плавной регулировки частоты, уменьшить частоту выходного сигнала примерно до 4500 Гц. Значение частоты ₂ записать в таблицу. Занести в таблицу значения U₁ и U₂.

10. Ручкой плавной регулировки частоты увеличить частоту выходного сигнала примерно до 5500 Гц. Значения ₃,U₁ и U₂ занести в таблицу.

11. Н е трогая других ручек и кнопок, отжать кнопку генератора ,тем самым изменив форму сигнала с пилообразного на синусоидальный. Занести в таблицу значения ₄ , U₁ и U₂ .

10. Выключить генератор и осциллограф. Разобрать схему.

11. По формуле (4) используя исходные данные и считая что определить теоретическое значение Со электрической емкости плоского конденсатора.

12. Руководствуясь данными п.6 и 7 и формулой (8) определить значение экспериментально определенное, электрической емкости конденсатора С₁.

13. Руководствуясь данными п.9 и формулой (8) определить значение С₂.

14. Руководствуясь данными п.10 и (8) определить значение

15. Руководствуясь данными п.11 и формулой определить значение С₄.

16. Результаты расчетов занести в таблицу.

17. После изучения основ теории по теме лабораторной выполнения работы и оформления лабораторного журнала отчитаться перед преподавателем о проделанной работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дайте определение электрической емкости. От чего она зависит?

Сделайте вывод формулы электрической емкости плоского конденсатора.

1. Какие допущения были сделаны при этом выводе. Объясните изменение U₂ при изменении частоты выходного сигнала.

2. Как, используя осциллограф, можно было определить частоту выводного сигнала?

ЛИТЕРАТУРА

1. Трофимова, Т.И. Курс физики [Текст]: учеб.пособ./Т.И.Трофимова.- М: Академия, 2004.- 560с.

2. Савельев, И.В. Курс общей физики [Текст]: в 5-ти кн.: учеб.пособ. / И.В. Савельев.- М.: Астрель: АСМ, 2005. -кн. 2 Электричество и магнетизм, -336 с.