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

24 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

11148. Господарські товариства корпоративного типу 108 KB
  Господарські товариства корпоративного типу Значного поширення в процесі реформування власності корпоратизації та акціонування підприємств набули господарські товариства. Закон України Про господарські товариства визначає поняття й види господар...
11149. Господарські товариства як обєкт управління 57.5 KB
  Господарські товариства як обєкт управління План Суть господарських товариств. Порядок створення господарського товариства. Господарські товариства корпоративного типу Товариство з обмеженою відповідальністю ...
11150. Захист прав акціонерів при зміні статутного капіталу акціонерного товариства 40.5 KB
  Захист прав акціонерів при зміні статутного капіталу акціонерного товариства Зміна розміру статутного капіталу в бік збільшення або зменшення завжди істотно зачіпає майнові інтереси акціонерів товариства. Тому законодавством встановлено обовязок товариства інформ
11151. Про порядок збільшення (зменшення) розміру статутного капіталу акціонерного товариства 55.5 KB
  Про порядок збільшення зменшення розміру статутного капіталу акціонерного товариства При збільшенні розміру статутного капіталу відкритого акціонерного товариства акції які передбачені до розміщення можуть розповсюджуватися шляхом відкр...
11152. Інститути спільного інвестування 54.5 KB
  Інститути спільного інвестування Інститути спільного інвестування фінансові установи які обслуговують сферу спільного інвестування шляхом забезпечення гарантій прав власності на цінні папери та захист прав учасників фондового ринку. Основним призначенням інстит
11153. Конфлікт інтересів 31 KB
  Конфлікт інтересів Конфлікт інтересів це ситуація зіткнення інтересів різних заінтересованих у діяльності АТ осіб груп осіб у питаннях стратегічного бачення майбутнього товариства а також формування використання розподілу та управління матеріальними та нематер
11154. Корпоративна власність. Економічна роль статутного капіталу 97.5 KB
  Корпоративна власність. Економічна роль статутного капіталу. 1. КОРПОРАТИВНА ВЛАСНІСТЬ. Корпоративна власність це привласнення засобів умов та результатів праці групою акціонерів. Корпоративна власність поділяється на такі види: 1Проста корпоративна власніст
11155. Ліквідація господарського товариства 38 KB
  Ліквідація господарського товариства Припинення діяльності товариства відбувається шляхом його реорганізації злиття приєднання поділу виділення перетворення або ліквідації з дотриманням вимог антимонопольного законодавства. Стаття 91. Припинення діяльності г
11156. Надання товариством інформації своїм акціонерам 83.5 KB
  Надання товариством інформації своїм акціонерам Відповідно до діючого законодавства України існує кілька способів надання акціонерним товариством інформації своїм акціонерам: публікація в офіційних виданнях. Згідно із Законом України Про цінні папери