42522

Определение ёмкости конденсаторов

Лабораторная работа

Физика

Оборудование: регулятор напряжения ЛАТР миллиамперметр переменного тока на 250 мА вольтметр на 150 В конденсаторы. Если конденсатор включить в цепь постоянного тока то спустя некоторое время он зарядится т. Если конденсатор включить в цепь переменного тока то он будет перезаряжаться с частотой переменного ток и в подводящих проводах всё время будут перемещаться электрические заряды т.

Русский

2013-10-30

104 KB

25 чел.

Лабораторная работа № 24

Определение ёмкости конденсаторов

Цель работы: изучить метод определения ёмкости конденсаторов, включённых в цепь переменного тока; осуществить экспериментальную проверку ёмкости последовательного и параллельного соединения конденсаторов.

Оборудование: регулятор напряжения (ЛАТР), миллиамперметр переменного тока на 250 мА, вольтметр на 150 В, конденсаторы.

24.1. Краткие теоретические сведения

Способность тела накапливать в себе электрический заряд называют электроёмкостью. Одновременно с увеличением заряда растёт и потенциал тела. Электроёмкость (или просто − ёмкость) представляет собой коэффициент пропорциональности между величиной заряда и потенциалом

                                                 (24.1)

Единицей электроёмкости является фарада

т.е. это ёмкость такого тела, которое при сообщении ему заряда в 1 Кл повышает свой потенциал на 1 В. Ёмкость уединённых тел, как правило, незначительна. Но при сближении двух проводников на достаточно малое расстояние их ёмкость значительно увеличивается. Это явление положено в основу конструкции конденсатора.

Конденсатор − это устройство, состоящее из двух изолированных проводников в виде пластин, расположенных близко друг к другу и имеющих значительную площадь.

Для конденсатора (24.1) будет иметь вид

                                        (24.2)

где q − заряд на одной из обкладок; UC − разность потенциалов между обкладками.

Если конденсатор включить в цепь постоянного тока, то спустя некоторое время он зарядится, т.е. одна его пластина накопит на себе положительный заряд, а другая − равный ему по величине отрицательный. В момент зарядки конденсатора в подводящих проводах будет протекать электрический ток, который после зарядки прекратится.

Если конденсатор включить в цепь переменного тока, то он будет перезаряжаться с частотой переменного ток, и в подводящих проводах всё время будут перемещаться электрические заряды, т.е. протекать ток проводимости. Внутри конденсатора перемещение электрических зарядов с пластины на пластину не происходит, и ток проводимости внутри конденсатора отсутствует. Он протекает только в подводящих проводах.

Если признать сопротивление подводящих проводов пренебрежимо малым, то напряжение на конденсаторе можно считать равным внешнему напряжению U:

                                   (24.3)

где = 2 − циклическая частота источника переменной ЭДС.

Из (24.3) следует, что . Известно, что , поэтому

                          (24.4)

где

                                 (24.5)

Величина  имеет размерность сопротивления и называется ёмкостным сопротивлением. Для постоянного тока = 0 и ХС  . Следовательно, постоянный ток в цепи с конденсатором не протекает, т.е. сопротивление её бесконечно большое. С увеличением частоты сопротивление конденсатора уменьшается.

Из (24.5) следует, что  или

                                         (24.6)

Эффективные силы тока и напряжения, измеряемые электроизмерительными приборами, связаны с амплитудными значениями соотношениями

,    

С учётом этого (24.6) примет вид

                                         (24.7)

Пользуясь (24.7), можно по измеренным силе тока Iэ, в цепи и напряжения на конденсаторе Uэ рассчитать ёмкость конденсатора С.

Экспериментальная часть работы состоит в том, чтобы, измерив силу тока и напряжение, рассчитать ёмкости имеющихся в наличии конденсаторов, а также ёмкости параллельно и последовательно соединённых конденсаторов. Затем сравнить эти результаты с результатами, полученными по формулам для ёмкости параллельно и последовательно соединённых конденсаторов:

                                                (24.8)

                                              (24.9)

24.2. Порядок выполнения работы

  1.  

Собрать цепь по схеме (рис. 24.1) с первым конденсатором. Вольтметром измерить напряжение, амперметром − силу тока. Результаты записать в таблицу. Рассчитать ёмкость по (24.7).

  1.  Действия, аналогичные п. 1, проделать со вторым конденсатором.
  2.  

Собрать цепь по схеме (рис. 24.2), включив конденсаторы последовательно. Измерить силу тока и напряжение. Рассчитать ёмкость по (24.7).

  1.  Собрать цепь по схеме (рис. 24.3), включив конденсаторы параллельно. Провести аналогичные измерения. Рассчитать ёмкость по (24.7).
  2.  

Сравнить результаты, полученные по (24.7), с расчётами по (24.8) и (24.9) для последовательного и параллельного соединений конденсаторов. Сделать выводы.

  1.  Расшифруйте условные обозначения на приборах, приведенные на рис. 24.4 и рис. 24.5. Проделайте выше указанные измерения и расчёты виртуально, воспользовавшись схемами на рис. 24.4 и рис. 24.5.

Контрольные вопросы и задания

  1.  Что называется электроёмкостью.
  2.  Объяснить процессы, происходящие в конденсаторе при включении его в цепь постоянного тока.
  3.  От чего зависит 1мкость конденсатора? Записать формулу ёмкости плоского конденсатора.
  4.  Что означают характеристики, указанные на корпусе конденсатора?
  5.  Как вывести (24.8) и (24.9)?
  6.  Что такое ёмкостное сопротивление? Как можно прийти к выводу о существовании ёмкостного сопротивления?
  7.  Почему напряжение на ёмкости (см. (24.3)) отстаёт от тока (см. (24.4)) на угол /2?

[5, § 94, 24 − 26; 9, c. 33 − 39]

159


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28712. Совершенствование государственного аппарата. Укрепление правовой основы государственной жизни в современных условиях 12.78 KB
  Руководству России предстояло продолжить курс на демократическое преобразование общества и создание правового государства. В 19921993 в России существовало три ветви власти: законодательная съезд народных депутатов России и избираемый ими Верховный Совет; исполнительная президент и назначаемое им правительство; и судебная во главе с Конституционным судом. Ельцин издал указ в котором объявил о роспуске съезда народных депутатов РФ и Верховного Совета проведении в декабре выборов нового органа законодательной власти Федерального...
28713. Обновление законодательства и приспособление его к условиям рыночной экономики в современных условиях 12.52 KB
  Государственное регулирование экономики ставит своей целью соблюдать интересы государства общества в целом социально незащищенных слоев населения. Налоговое регулирование осуществляется путем установления тех или иных объектов налогообложения назначения и дифференциации налоговых ставок введения налоговых льгот освобождение от налогов. Денежнокредитное регулирование состоит в воздействии государства на денежное обращение и объем денежной массы. Бюджетное регулирование заключается в том что государственные органы обладают возможностью...
28714. Силовые структуры, их место и роль в Российском демократическом государстве 13.09 KB
  Помимо вопроса безопасности мирных граждан и реформирования армии есть еще один аспект который не может не волновать общество при поиске места и задач для силовиков в современных условиях. Особенности функционирования силовых институтов на современном этапе их развития предполагают некоторые выводы: вопервых функции армии и милиции как инструментов власти являются частью государственных функций и находятся в прямой зависимости от природы правящего в стране политического режима проводимой им политики; вовторых основным предназначением...
28715. Разработка и принятие Конституции СССР 1936г. Ее основные положения. Реорганизация системы Советов. Национально-государственное строительство в 1936 - 1940 гг., его правовая оценка 13.45 KB
  Разработка и принятие Конституции СССР 1936г. Новая Конституция СССР была утверждена 5 декабря 1936 г. Политой основой СССР в ней названы Советы депутатов трудящихся эккой основой социалистическая система хозва и социалистическая собствсть на орудия и средства производства. провозгласила что в СССР победили социалистические общные отношения и создались такие основы социализма как ликвидация эксплуататорских классов господство социалистической собствти наличие дружественных классов рабочих крестьян и народной интеллигенции...
28716. Развитие законодательства о колхозах и труде в предвоенные годы 14.34 KB
  На II Всесоюзном съезде колхозников ударников был принят Примерный устав сельскохозяйственной артели который впоследствии был утвержден СНК СССР и ЦК ВКПб. СНК СССР и ЦК ВКПб в целях развития животноводства приняли следующие постановления: от 8 июля 1939 г. Постановление СНК СССР ЦК ВКПб и ВЦСПС от 28 дек. О мероприятиях по упорядочению трудовой дисциплины улучшению практики госго соцго страхя и борьбе с злоупотреблениями в этом деле; Указ Президиума Верховного Совета СССР от 26 июня 1940 г.
28717. Сталинский «большой скачок» и утверждение в СССР тоталитарного режима (1929 – 1940) 13.91 KB
  Сталинский большой скачок и утверждение в СССР тоталитарного режима 1929 1940. разработанных Госпланом СССР она одобрила первый. Немало крупных объектов возводилось в национальных республиках СССР. Происходили также важные сдвиги в управлении всем промм комплексом СССР.
28718. Перестройка органов государственной власти и управления в годы Великой Отечественной войны (1941 - 1945 гг.) 12.8 KB
  Поскольку сразу встал вопрос об эвакуации промышленных предприятий в восточные районы страны был создан Совет по делам эвакуации при ГКО. был образован Комитет по эвакуации продовольственных запасов промышленных товаров и предприятий промышленности. В декабре оба органа сменило Управление по делам эвакуации. Эвакуацией людей занималось Управление по эвакуации населения.
28719. Гражданское, трудовое, колхозное и уголовное право в годы Великой Отечественной войны (1941 -1945 гг.) 13.75 KB
  В грм праве оправдывается принцип единства госной собствсти позволявший госву оперативно и быстро распоряжаться своей собствтью в целях налаживания военной экономики мобилизации всех существующих ресурсов на борьбу с фашизмом. Были расширены права госва в отношении некотх объектов права личной собстти в круг наследников были включены трудоспособные родители братья и сестры. Трудовой мобилизации подлежали мужчины от 16 до 55 лет и женщины от 16 до 45 лет не работавшие в госных учреждениях и предпрях. Усиливается отвсть лишение...
28720. Попытки преодоления административно-командной системы управления после смерти Сталина и вторая кодификация права (1945 - начало 70-х гг.) 13.52 KB
  были приняты Основы законтва в обл. Основы грго заква и Основы грго судопрва подготовлены проекты Основ законодательства о семье и Основ законодательства о труде. были приняты новые Основы угго заква СССР и союзных республик. Основы отменили самые одиозные положения сталинского времени.