1. По данным, полученным в результате измерений, определить электроёмкость конденсаторов C 1, C 2, C ¢, C ².
C ¢ = 
; C ² = C 1 + C 2. (3)
2. С помощью формул (3) рассчитать значения C ¢ и C ² и занести их в таблицу.
3. Оценить абсолютную погрешность косвенных измерений электроёмкости и сделать окончательную запись результата в виде
C = C СР ± D C.
Таблица
| Разность потенциалов, В | U 1 = …., B | U 2 = ……., B | |||||||
| Конденсатор | С 1 | С 2 | C ¢ | C ² | С 1 | С 2 | C ¢ | C ² | |
Сила тока, А 
| № п.п. | 
| 
| 
| 
|
|
|
|
|
| … | |||||||||
 , А
| |||||||||
| S | |||||||||
| Δ I, А (по Стьюденту) | |||||||||
| Δ I, А (приборная) | |||||||||
| Δ U, В (приборная) | |||||||||
| Электроёмкость, Ф | |||||||||
| Электроёмкость по формуле (3), Ф | |||||||||
| Окончательная запись величины электроёмкости, Ф |
Задание для самостоятельной работы
1. Проработать содержание методического указания по физике [4].
2. Вычислить по формуле = 
, где N = 10.
3. Вывести самостоятельно формулу для расчета ошибки косвенных измерений и сравнить ее с формулой (4):
. (4)
4. Рассчитать приборные значения D I ПР и D U ПР согласно указаниям [4], учитывая класс точности приборов.
5. Пользуясь методом Стьюдента (см. методические указания [4]) по данным, полученным для большей электроёмкости, рассчитать случайное значение D I СЛ как при напряжении U 1, так и при напряжении U 2. Для расчёта использовать формулу:
D I СЛ = a S, где S = 
.
Для нахождения коэффициента Стьюдента a значение доверительной вероятности (см. методические указания [4]) задает преподаватель, а само значение a находится по таблице, размещённой на стенде в лаборатории (или в указаниях [4]).
6. Определить величину абсолютной ошибки измерений силы тока Δ I = 
для последующей подстановки в формулу (4).
7. По формуле (4) определить относительную погрешность измерений для большей из электроемкостей как при напряжении U 1, так и при U 2. При этом отношение D f / f принять рав ным 0,1.
8. Рассчитать абсолютную погрешность измерений D C 1; окончательный результат записать в виде: C = C СР ± D C.
По указанию преподавателя п.п. 1 – 8 могут выполняться и для конденсатора с другой электроёмкостью.
9. С помощью формулы (3) рассчитать электроёмкость батарей конденсаторов и сравнить их со значениями, полученными по формуле (2). Используя данные п. 6, сделать выводы о величине расхождений значений C ¢ и C ², полученных различными способами.
Контрольные вопросы
1. Что называется электрическим конденсатором?
2. Дайте определение электроёмкости уединенного проводника и конденсатора.
3. Укажите единицу измерения электроёмкости в СИ.
4. От чего зависит электроёмкость плоского конденсатора?
5. В чем заключается метод измерения электроёмкости в данной лабораторной работе?
6. Нарисуйте схему установки и укажите назначение в ней каждого элемента.
7. Какую роль играет реле в данной лабораторной работе?
8. Какое соотношение между периодом колебаний подвижной системы микроамперметра и периодом разрядки конденсатора должно выполняться в данной лабораторной работе?
9. Что называется силой тока?
10. Почему ток через микроамперметр можно рассматривать как постоянный?
11. Какая связь между зарядом, прошедшим через микроамперметр за время t, и силой тока?
12. Получите рабочую формулу для определения электроёмкости в данной работе.
13. Нарисуйте примерный график зависимости тока через амперметр от времени.
14. Запишите формулу для энергии электрического поля, созданного:
а) уединенным проводником
б) плоским конденсатором.
15. Запишите формулу для расчета электроёмкости батареи конденсаторов, соединенных:
а) последовательно;
б) параллельно.
16. Как изменится электроёмкость плоского конденсатора, если между его обкладками поместить тонкую пластину из проводника? Толщина пластины равна половине расстояния между обкладками.
17. Какой заряд проходит через микроамперметр в данной работе за одну минуту, если электроёмкость конденсатора 3 мкФ, а показания вольтметра 60 В?
18. Два последовательно соединенных конденсатора С 1 = 2 мкФ и С 2 = 4 мкФ подсоединены к источнику постоянного напряжения 120 В. Какова будет разность потенциалов на обкладках первого конденсатора?
19. Во сколько раз изменится электроёмкость плоского конденсатора, если между обкладками поместить пластину из диэлектрика с диэлектрической проницаемостью e? Толщина пластины равна половине расстояния между обкладками конденсатора.
20. Укажите основные источники погрешности измерений в данной работе.
Список литературы
1. Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1979 - 2007. – Т. 2.
2. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики. – М.: Высш. шк., 2000 - 2003.
3. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высш. шк. 1974 - 2008.
4. Селезнёв В.А., Тимофеев Ю.П. Методические указания к вводному занятию в лабораториях кафедры физики. – М.: МИИТ, 2006. – 30 с.
5. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Физика». Работы 19, 27, 72, 74, 75. – М.: МИИТ. 2005. – 65 с.
Работа 75
