Таблица 1. Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его заряда
U0 =........, С =......., R =.......
| t, с | |||||||||
| Uc , В | |||||||||
| Uc теор, В |
2.Измерение разрядной кривой конденсатора
2.1. Дождаться момента, когда напряжение на конденсаторе, практически перестанет изменяться. Конденсатор заряжен.
2.2. Приготовить секундомер к измерениям (обнулить его показания). Одновременно с переводом переключателя в положение «Разряд» включить секундомер. Записать в таблицу 2 значения изменяющегося напряжения Uc на конденсаторе в соответствующие моменты времени t. Измерения производить через неравные промежутки времени: в начале разряда напряжение падает относительно быстро, поэтому измерения надо делать относительно часто. По мере приближения Uc к нулевому значению измерения делать реже. Измерения желательно производить через такие промежутки времени, в течение которых напряжение изменяется приблизительно на 0,1 Uнач.
Таблица 2. Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его разряда
Uнач =........, С =......., R =.......
| t, с | |||||||||
| Uc , В | |||||||||
| Uc теор, В |
2.3. По указанию преподавателя повторить измерения зарядной и разрядной кривых при других значениях емкости конденсатора и сопротивления резистора, занося данные в таблицы, аналогичные таблицам 1 и 2. Записать рядом с таблицами значения емкостей и сопротивлений, использованных в экспериментах.
3. Измерение сопротивления вольтметра по разрядной кривой конденсатора
3.1. Перевести переключатель в положение «Заряд» и дождаться момента, когда конденсатор зарядится до некоторого напряжения Uнач, близкого к U0. Для ускорения зарядки вместо используемого в схеме высокоомного резистора включить резистор меньшего номинала, например 1 кОм. При достижении показаний вольтметра близких к U0 вернуть в схему замененный высокоомный резистор.
3.2. Приготовить секундомер к измерениям (обнулить его показания). Одновременно с включением секундомера вынуть один из проводов, подключенных к источнику, из клеммы источника питания. Переключатель в положение «Разряд» не включать! Цепь окажется разомкнутой и конденсатор начнет медленно разряжаться только через большое входное сопротивление вольтметра. Записать в таблицу 3 значения изменяющегося напряжения Uc на конденсаторе в соответствующие моменты времени t. Измерения производить через неравные промежутки времени: в начале разряда напряжение падает относительно быстро, поэтому измерения надо делать относительно часто. При уменьшении Uc измерения делать реже. Измерения желательно производить как можно точнее и через такие промежутки времени, в течение которых напряжение изменяется не менее, чем на 0,1 В. Полное время измерений приблизительно 15-20 минут.
Таблица 3. Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его разряда через искомое входное сопротивление вольтметра Rв
Uнач* =........, С =.......
| № измерения | … | … | … | ||||||
| t, с | |||||||||
| Uc , В | |||||||||
| Пара номеров измерений, выбранная для рассчета | 1 и 5 | 3 и 7 | 2 и 8 | … | … | … | … | … | … |
| Rв, МОм |
* Значение Uнач указано для справки и в расчетах не используется
4. Наблюдение релаксации инжектированного и миграционного зарядов
4.1. Повторить п.3.1.
4.2. Приготовить секундомер к измерениям (обнулить его показания).
4.3. Вынуть один из проводов, подключенных к источнику, из клеммы источника питания. Цепь окажется разомкнутой и конденсатор начнет медленно разряжаться только через большое входное сопротивление вольтметра.
4.4. Закоротить проводом конденсатор приблизительно на 5-10 с (рис. 6), после чего отсоединить от него один из концов закорачивающего проводника. Указанного времени достаточно для того, чтобы поляризационный заряд конденсатора практически полностью релаксировал и конденсатор быстро разрядился.
4.5. Сразу после разрядки конденсатора путем его закорачивания установить на мультиметре наиболее чувствительный предел для измерения напряжения 200 mV. Перевести переключатель в положение «Разряд» и одновременно включить секундомер.
4.6. Записать в таблицу 4 значения изменяющегося напряжения Uc на конденсаторе в соответствующие моменты времени t, прошедшие после разрядки конденсатора путем его закорачивания. Если в процессе роста напряжения его значение превысит 200 мВ, перейти на более грубый предел измерений на мультиметре. Измерения производить через такие промежутки времени, в течение которых напряжение изменяется приблизительно на 10 – 20 % в сравнении со своим предыдущим значением. Измерения проводить в течение такого времени пока напряжение на конденсаторе, пройдя максимум, ни уменьшиться до пренебрежимо малых значений.
Таблица 4. Зависимость напряжения на конденсаторе от времени после его разряда закорачиванием
U0 =......., С =......., R =.......
| t, с | |||||||||
| Uc , мВ | |||||||||
| I, нА |
