Задание 1. Измерение электрической емкости конденсатора

1. Соберите электрическую цепь по схеме на рис. 2. В качестве вольтметра можно использовать электронный осциллограф с входным делителем напряжения. Емкость конденсатора C₀ = 10,8 нФ.

2. Включите генератор и осциллограф в сеть. Установите частоту генератора ν =3 кГц, напряжение U = (7 – 10) В.

3.Измерьте напряжение U и U_C0. Результаты измерений занесите в табл. 1.

4.Проделайте измерения со всеми пластинами диэлектрика.

5.Рассчитайте емкость конденсатора при всех данных в работе диэлектриках по формуле (3)

Рис. 2. Электрическая схема

к заданию 1

 

(3)

6. Используя формулу (2), рассчитайте диэлектрическую проницаемость каждого диэлектрика по формуле (4).

 

(4)

 

7. Результаты расчетов занесите в табл.1.

Таблица 1

 

Диэлектрик	d, мм	S, м 2	U, В	UCo, В	С, пФ	ε
Стекло	4,9	2,3 10-2
Оргстекло	4,1	2,3 10-2
Текстолит	4,1
Воздух	2.0

 

 

1.Соберите электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 3. Проведите измерения аналогичные измерениям в упражнении 1 по пунктам 2-4.

2. Результаты измерений занесите в табл. 2.

3. Рассчитайте емкость С и
диэлектрическую проницаемость конденсаторов по формулам (3) и (4). Рис.3. Электрическая схема

Заполните табл. 2. (R ₀ = 9,8кОм). к заданию 2

 

Таблица 2

 

Диэлектрик	d, мм	S, m 2	UR, В	UC, В	С, пФ	ε
Стекло	4,9	23 10-2
Оргстекло	4,1	2,3 ·10-2
Текстолит	4,1
Воздух	2.0

 

1. Свободные и связанные заряды. Полярные и неполярные диэлектрики. Поверхностная плотность связанных зарядов.

2. Электрическое поле в диэлектрике. Диэлектрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость. Вектор электрической поляризации и вектор электрического смещения.

3. Теорема Гаусса для электрического поля в диэлектрике.

4. Электроемкость проводников. Конденсаторы. Расчет емкости плоского цилиндрического и др. конденсаторов. Соединения конденсаторов. Емкостное сопротивление.

5. Энергия заряженного проводника и конденсатора. Энергия электрического поля. Объемная плотность энергии.

6. В однородном поле находятся вплотную прижатые друг к другу пластины из слюды и текстолита так, что силовые линии перпендикулярны пластинам. Напряженность поля в текстолите E _Т = 60 В/м. Найти напряженность поля в слюде и вне пластины.

7. Расстояние между обкладками плоского конденсатора увеличивают. Как изменится: а) электроемкость конденсатора, б) напряженность электрического поля, в) напряжение. Рассмотреть два случая: 1) конденсатор заряжен и отключен от источника напряжения; 2) конденсатор подключен к источнику напряжения.

8. Плоский конденсатор состоит из двух пластин, площадью S =200 см² каждая, расположенных на расстоянии d =2 мм друг от друга, между которыми находится слой слюды. Какой наибольший заряд можно сообщить конденсатору, если допустимое напряжение U =3 кВ?

9. К воздушному конденсатору, напряжение на котором U ₁=210 В, присоединили параллельно такой же незаряженный конденсатор, но с диэлектриком из стекла. Какова диэлектрическая проницаемость стекла, если напряжение на зажимах батареи стало U =30 В.

10. Пространство между обкладками плоского конденсатора заполнено двумя слоями диэлектрика толщиной d ₁ и d ₂, которые параллельны обкладкам конденсатора. Диэлектрические проницаемости диэлектриков ε₁ и ε₂ соответственно. Площадь пластин S. Найти емкость конденсатора C.

11. Плоский конденсатор заполнен диэлектриком и на его пластины подана некоторая разность потенциалов. Его энергия при этом равна 2·10^-5 Дж. После того, как конденсатор отключили от источника напряжения, диэлектрик вынули из конденсатора. Работа, которую надо было совершить против сил электрического поля, чтобы вынуть диэлектрик, равна 7·10^-5 Дж. Найти диэлектрическую проницаемость диэлектрика.