- •Глава II. Электрические свойства
- •2.1. Построение эквипотенциальных и силовых линий электростатического поля.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.2 Измерение электрических сопротивлений мостиком Уитстона.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.3 Изучение явления термоэлектронной эмиссии и определение работы выхода электрона.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы:
- •2.4 Определение электроемкости конденсатора при помощи милликулонметра.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.5 Определение электроемкости конденсатора мостом Сотти.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.6. Резонанс напряжения.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.7 Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли при помощи тангенс-буссоли.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы:
- •2.8. Снятие кривой намагничивания ферромагнетика.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.9 Определение удельного заряда электрона.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы:
- •2.10 Изучение вакуумного диода и определение удельного заряда электрона.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы:
- •2.11 Снятие кривой намагничивания и петли гистерезиса с помощью осциллографа.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •Упражнение 1 Снятие кривой намагничивания
- •Упражнение 2. Снятие петли гистерезиса и определение потерь на перемагничивание
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.12. Градуировка амперметра и вольтметра.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •I часть.
- •II часть
- •III часть
- •IV часть
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.13. Измерение мощности переменного тока и сдвига фаз между током и напряжением.
- •I. Теоретическое введение.
- •II. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •I часть.
- •II часть
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
- •2.14. Изучение работы электронно-лучевого осциллографа.
- •I. Теоретическое введение.
- •Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний. Фигуры Лиссажу.
- •I I. Приборы и принадлежности.
- •III. Выполнение работы.
- •Часть I. Определение амплитудного и действующего переменного напряжения.
- •Часть II Измерение частоты периодического сигнала.
- •Часть III Измерение сдвига фаз сигналов по осциллограмме.
- •Часть IV Измерение сдвига фаз сигналов с помощью фигур Лиссажу.
- •IV. Содержание отчета.
- •V. Контрольные вопросы.
II. Приборы и принадлежности.
Звуковой генератор.
Осциллограф.
Магазин емкостей.
Набор конденсаторов.
Реохорд.
III. Выполнение работы.
Конденсатор, включенный в цепь переменного тока, создает в цепи определенное сопротивление
(8)
которое называется емкостным реактивным сопротивлением или просто емкостным сопротивлением. Здесь С - емкость конденсатора, -циклическая частота, f- частота тока ( ).
Это позволяет измерение емкости свести к емкостному сопротивлению.
В настоящей работе эксперимент заключается в сравнении емкостных сопротивлений эталонного и неизвестного конденсаторов. Одним из простейших способов измерения сопротивлений являете использование мостовых схем. Эти схемы позволяют производить сравнение сопротивлений, включенных в плечи схемы, определяя отношение их численных величин, В данной работе используется схема, питаема переменным током от звукового генератора ЗГ.
По схеме Сх — конденсатор с неизвестной емкостью, Сэт — магазин емкостей (известная емкость); r1, r2 — сопротивление плеч проволочного реохорда (в общем случае, это без инерционный магазин сопротивлений); О— осциллограф в качестве индикатора нуля.
Для того, чтобы в мосте (цепь осциллографа- ветвь ADB) не было тока, необходимо, чтобы потенциалы точек А и В были одинаковы, т.е. (φB-φA=O таким образом, чтобы измерить Сх, емкость Сэт и положение движка D подбирают такие, чтобы на экране осциллографа была прямая линия.
Для того, чтобы на участке ADB не было тока, необходимо чтобы напряжения на концах А и В были равны и по амплитуде и по фазе. Оба эти условия выполняются одновременно, если сопротивления плеч мостовой схемы образуют пропорцию
(9)
где , , ,
Подставляя эти значения в (9), будем иметь
(10)
Так как ,
где р- удельное сопротивление провода реохорда, S - площадь его поперечного сечения, I1 и I2 - длины плеч реохорда, Окончательно:
1. Собрать схему согласно рис.6, включив в качестве Сх один из конденсаторов с неизвестной электроемкостью.
2. Поставить скользящий контакт реохорда на середину.
3. Включить генератор ЗГ, установив частоту 1000 - 2000 Гц.
4. Двигая контакт магазина емкостей, добиться того, чтобы амплитуда колебаний осциллографа была минимальной. Двигая скользящий контакт реохорда в ту или иную сторону от середины, добиться превращения кривой в прямую.
5. Измерить l1 и l2 с точностью до миллиметра и записать их в табл. В ту же таблицу записать и Сэт.
6. Используя полученные данные, по формуле (13) вычислить неизвестную емкость. Для исключения возможной ошибки повторить с тем же конденсатором Сх указанные выше измерения, несколько изменив величину Сэт, еще два раза.
7. По трем полученным значениям Сх найти СХCР.
8. Повторить все измерения для другого неизвестного конденсатора согласно пунктам 1-7.
9. Соединить эти конденсаторы последовательно и найти их общую емкость, следуя пунктам 1-7.
10. Соединить эти же конденсаторы параллельно и повторить все измерения.
|
|
Сэт, мкФ |
l1 , мм |
l2, мм |
Сх, мкФ |
СХСР, мкФ |
Первая неизвестная емкость |
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||
3 |
|
|
|
|
||
Вторая неизвестная емкость |
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||
3 |
|
|
|
|
||
Последовательное соединение CX1 и CX2 |
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||
3 |
|
|
|
|
||
Параллельное соединение CX1 и CX2 |
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||
3 |
|
|
|
|
11. Для расчета погрешностей найти эквивалентные емкости для последовательного и параллельного соединения Схl и Сх2 расчетным путем. Для этого средние значения для Схl и Сх2, найденные из опыта, подставить в формулы:
1). Последовательное соединение:
2). Параллельное соединение: С = Сcp1 + Сcp2
12. Определить абсолютную и относительную погрешности для каждого вида соединений, сравнив среднее значение емкости, полученное опытным путем (см. таблицу), с соответствующим ему значением, рассчитанным по формуле (п.11).