2. Експериментальне визначення ємності конденсаторів

Одним з експериментальних методів визначення ємності конденсаторів є метод порівняння їх невідомої ємності С_Х з відомою С_О. Електрична схема, при допомозі якої здійснюється таке порівняння, отримала назву місткової схеми (або просто - містка). В містковій електричній схемі для визначення ємності конденсатора використовується властивість конденсатора пропускати змінний струм. Так, якщо конденсатор приєднати до джерела змінного струму, то обкладинки конденсатора будуть перезаряджатись і в колі виникне змінний струм, який залежить від напруги та від опору, що чинить даний конденсатор змінному струму. Опір конденсатора в колі змінного струму отримав назву реактивного ємнісного опору і значення цього опору визначається співвідношенням (34.11), де С - ємність конденсатора,  - частота струму. Тому, якщо маємо конденсатор невідомої ємності С_Х та відомої - С_О, то, порівнявши їх реактивні опори згідно (34.11), відношення ємностей цих конденсаторів буде (34.12).

(34.11)

. (34.12)

Н а рис. 34.2 приведена схема містка Сотті, який дає можливість порівняти реактивні опори конденсаторів, а значить, їх ємності.

Конденсатор невідомої ємності С_Х та відомої С_О мають спільну точку Е. Ці конденсатори другими кінцями приєднуються, як вказано на схемі, до реохорда АВ, який являє собою калібровану дротину (від французького – cflibre- діаметр, розмір), в техніці під терміном калібр розуміють виріб чи деталь точно визначеного діаметру В даному випадку калібрована дротина має однаковий діаметр по всій довжині. Вздовж реохорда переміщається рухомий контакт D. Між цим контактом та точкою Е вмикають змінну напругу (=50 Гц), конденсатори перезаряджаються і в колі виникає змінний струм.

Пересуваючи рухомий контакт D, на реохорді АВ знаходять таке його положення, коли потенціали _А та _В точок А і В стануть однаковими. Такий стан місткової схеми називають рівновагою містка, який легко виявити нуль-індикатором (Н-І) - гальванометром, що фіксує наявність або відсутність напруги (або струму).

Умову рівноваги містка Сотті можна вивести, користуючись законом Ома для окремих ділянок даної схеми. Так, якщо значення струмів в лівій і правій частинах містка відповідно рівні І₁ та І₂ , то з закону Ома одержимо чотири рівняння

(34.13)

(34.14)

(34.15)

(34.16)

де R_СХ, R_С0 - реактивні опори конденсаторів; R_AD, R_DB - опори відповідних частин реохорда; _A, _B, _D, _E - потенціали відповідних точок схеми (_A =_B).

. (34.17)

З системи рівнянь (34.13) - (34.16) випливає умова (34.17) рівноваги містка Сотті. Враховуючи співвідношення (34.12) і замінивши відношення опорів R_AD/R_DB частин реохорда відношенням їх довжин , отримаємо формулу (34.18) для визначення ємності невідомого конденсатора.

. (34.18)

Відрізок та називають плечами реохорда. Таким чином, для визначення невідомої ємності С_Х за допомогою містка Сотті необхідно добитись умови його рівноваги - знайти на реохорді АВ таке положення рухомого контакту D, при якому різниця потенціалів між точками А і В рівна нулю, що засвідчить своїми показами нуль-індикатор. Вимірявши при цьому відповідні плечі реохорда та реохорда АВ та, знаючи величину відомої ємності С_О, за формулою (34.18) розраховують досліджувану невідому ємність.