Послідовність виконання роботи. Українська державна академія залізничного транспорту

Українська державна академія залізничного транспорту

Кафедра «Фізика »

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 3.2

„Визначення електричної ємності конденсатора
за допомогою лічильного пристрою ПС-100”

Роботу виконав: студент(ка)

(прізвище, ім’я, по-батькові)

(курс) (група)

«» 200 р.

Роботу прийняв:

(прізвище та ініціали викладача)

(посада)

Оцінка:

за знання теорії

(оцінка, бал)

за провед. експер.

(оцінка, бал)

підсумкова (оцінка, бал)

(дата й підпис викладача)

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 3.2

ВИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЄМНОСТІ КОНДЕНСАТОРА ЗА ДОПОМОГОЮ ЛІЧИЛЬНОГО ПРИСТРОЮ ПС-100

Мета роботи: вивчення поняття електричної ємності, методів її експериментального вимірювання, визначення електричної ємності конденсаторів та їх паралельного і послідовного з’єднаннь.

Прилади й матеріали: лабораторний макет.

Теоретичні відомості

Електрична ємність — С, скалярна фізична величина, яка є характеристикою здатності провідника накопичувати електричний заряд будучи під потенціалом, і визначається формулою

де — заряд провідника чи обкладки конденсатора, — потенціал провідника чи різниця потенціалів між обкладками конденсатора. Електрична ємність визначається геометричними розмірами провідника, його формою та електричними властивостями навколишнього середовища і не залежить від матеріалу провідника. У СІ одиниця електричної ємності — фарад

Існує кілька методів вимірювання ємності конденсаторів. У цій роботі конденсатор спочатку заряджається до деякої напруги, а потім розряджається через генератор імпульсів, який формує при цьому серію імпульсів; кожен імпульс відповідає малому заряду , який переходить від конденсатора до генератора. Особливістю генератора, який використовується в даній роботі є те, що величина є постійною. Тому кількість імпульсів визначається співвідношенням

Заряд та ємність конденсатора дорівнюють відповідно:

, ,

тобто ємність конденсатора є прямо пропорційною кількості імпульсів.

Для визначання кількості імпульсів використовується лічильний пристрій ПС-100.

Метод експериментального визначення ємності конденсатора в даній роботі полягає у порівнянні ємності невідомого конденсатора з ємносттю відомого конденсатора. Припустимо, що при розряджанні конденсатора кількість імпульсів дорівнює , тобто

. (3.1)

Аналогічно ємність невідомого конденсатора пов’язана з кількістю імпульсів формулою:

. (3.2)

З формул (1) та (2) знаходимо ємність невідомого конденсатора:

. (3.3)

Перевіримо теоретичне співвідношення для визначення ємності паралельного та послідовного з’єднання двох конденсаторів:

У межах похибок теоретичні значення повинні відповідати експериментальним:

Для зменшення похибок вимірювання кожної величини виконуються три рази та знаходять середні значення величин , , а потім визначаються величини за формулою (3.3).

Принципова схема лабораторного макета

Послідовність виконання роботи

1. Ввімкнути пристрій ПС-100. Після прогріву (5-10 хв.) перевірити готовність приладу. Для цього треба натиснути кнопку «проверка» та контролювати покази приладу: якщо він підраховує імпульси внутрішнього генератора, то прилад готовий до роботи. Натисніть кнопки «стоп» і «сброс».

2. Перевести прилад у режим вимірювання, натиснувши послідовно кнопки «пуск» та «сброс».

3. Знаходження кількості імпульсів для конденсатора . Переведіть тумблер в положення «», — в положення «выкл», — в положення «вкл», — «заряд». При цьому конденсатор заряджається до напруги 100 В від джерела струму. Переведіть тумблер у положення «разряд» — конденсатор розряджається через генератор імпульсів, кількість яких підраховує пристрій ПС-100. Після повного розрядження конденсатора генерація імпульсів зупиняється. У такий спосіб визначається кількість імпульсів , що відповідає ємності . Натисніть кнопку «сброс» для того, щоб підготувати ПС-100 до наступного вимірювання. Зробіть не менш ніж 3 вимірювання значення .

4. Знаходження кількості імпульсів для конденсатора .Переведіть тумблер — в положення «вкл», — в положення «выкл». При цьому до схеми вмикається конденсатор . Зробіть вимірювання за методикою, яка описана в п. 3, не менш ніж 3 рази, знайдіть середне значення величини .

5. Знаходження кількості імпульсів для конденсаторів та , які ввімкнути паралельно. Переведіть тумблер — в положення «вкл». При цьому обидва конденсатори вмикаються паралельно. Зробіть вимірювання за методикою, яка описана в п. 3, не менш ніж 3 рази, знайдіть середне значення величини .

6. Знаходження кількості імпульсів для конденсаторів та , які ввімкнути послідовно. Переведіть тумблер у положення «», — в положення «вкл», — в положення «выкл». При цьому конденсатори вмикаються послідовно. Зробіть вимірювання за методикою, яка описана в п. 3, не менш ніж 3 рази, знайдіть середнє значення величини .