Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Как продвинуть сайт на первые места?
    Вы создали или только планируете создать свой сайт, но не знаете, как продвигать? Продвижение сайта – это не просто процесс, а целый комплекс мероприятий, направленных на увеличение его посещаемости и повышение его позиций в поисковых системах.
    Ускорение продвижения
    Если вам трудно попасть на первые места в поиске самостоятельно, попробуйте технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз, а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней. Если ни один запрос у вас не продвинется в Топ10 за месяц, то в SeoHammer за бустер вернут деньги.
    Начать продвижение сайта
  • Работа № 2. Определение емкости конденсатора

    ЦЕЛЬ: ознакомиться с методами измерения электрической емкости конденсатора С.

    ОБОРУДОВАНИЕ: генератор напряжений, мультиметры, миниблоки «Интегратор тока», «Ключ», «Конденсатор» эталонной емкости, «Конденсатор» неизвестной емкости.

    Введение

    Измерение емкости конденсатора можно осуществить различными методами. В данной работе в основу измерения емкости положено соотношение между зарядом конденсатора Q, его емкостью С и разностью потенциалов U на обкладках конденсатора:

    (1)

    Метод измерения

    Метод измерения емкости конденсатора включает в себя градуировку интегратора тока, определение неизвестной емкости двумя методами, контроль правильности результата градуировки путем измерения емкости С батареи из двух конденсаторов известной емкости.

    В данной работе для измерения заряда используется интегратор тока. При этом величина заряда, прошедшего через него, пропорциональна показанию вольтметра Uинт:

    , (2)

    где γ - градуировочная постоянная интегратора.

    Расчетную формулу для измеряемой емкости найдем, используя равенства (1) и (2): (3)

    Определение градуировочной постоянной (градуировку прибора) выполняют также с помощью формулы (3), проводя измерения для эталонного конденсатора с известной емкостью Сэ. При этом выражение

    (4)

    позволяет рассчитать величину γ (величины с индексом «э» относятся к измерениям с эталонным конденсатором).

    Для проверки правильности градуировки прибора необходимо с его помощью провести измерение какой-либо известной емкости. Для этого можно использовать емкость, полученную путем соединения двух конденсаторов Сэ и Сх, предварительно измерив неизвестную емкость Сх.

     

     

    Сравнивая измеренное значение емкости соединенных конденсаторов Сэксп с рассчитанным по известным формулам для параллельного () и последовательного () соединений, проверяем надежность градуировки.

     

    Описание установки

    Схема электрической цепи представлена на рис. 1, монтажная схема – на рис. 2.

     

    Рис. 1. Электрическая схема:

    1 - регулируемый источник постоянного напряжения «0...+15 В»; 2 - переключатель; 3 – миниблок

    «Ключ»; 4 - исследуемый конденсатор С; 5 - демпфирующий ключ; 6 - интегратор тока; 7 - миниблок «Интегратор тока»; 8, 9- мультиметры (режим , входы COM, VΩ)

     

    Для зарядки конденсатора переключатель 2 устанавливают в положение «А», а демпфирующий ключ 5 замыкают (положение «Сброс»). Конденсатор заряжают до напряжения U (не более 2 В), контролируемого вольтметром 9. Перед измерением демпфирующий ключ 5 размыкают, а переключатель 2 переводят в положение «В». При этом заряд, имеющийся на обкладках конденсатора, пройдет через интегратор тока и будет зафиксирован вольтметром 8 (показание вольтметра Uинт). В дальнейшем вследствие утечек напряжение, зафиксированное вольтметром 8, может меняться.

     

     

    Рис.2. Монтажная схема:

    3 – миниблок «Ключ»; 7 – миниблок «Интегратор тока»; 8, 9 - мультиметры

    Порядок выполнения работы

    Выполнение измерений

    1. Соберите электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 2, под­ключив конденсаторы Сх и Сэ параллельно. Значение эталонной емкости Сэ запишите в таблицу 1.

    2. Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров. Нажмите кнопку «Исходная установка» (поз. 19, см. рис. 1 на стр. 6).

    3. Зарядите конденсаторы, для этого:

    а) демпфирующий ключ 5 установите в положение «Сброс»;

    б) переключатель 2 (тумблер) установите в положение «А»;

    в) изменяя напряжение зарядки конденсатора кнопками установки напряжения «0...+15 В» (поз. 14, рис. 1, стр. 6), установите его не бо­лее 2 В (отсчет по мультиметру 9).

    4. Разрядите заряженные конденсатор через интегратор, для этого:

    а) разомкните демпфирующий ключ 5;

    б) переведите переключатель 2 в положение «В». Если при этом загорится индикатор перегрузки у интегратора тока, уменьшите напряже­ние зарядки конденсаторов.. Запомните показания мультиметра 8 непо­средственно после разряда конденсатора.

    5. Повторите пункты 3 и 4 несколько раз, подобрав такое напряжение зарядки (показания мультиметра 9) Uпарал, при котором напряжение

     

    разрядки (показания мультиметра 8) составили 8-10 В (величина, пропорциональная заряду конденсатора). Запишите это напряжение в табл. 1 и далее в ходе лабораторной работы не изменяйте его..

    Таблица 1

    Эталонный конденсатор Сэ = мкФ   Определение емкости
    Неизвестный конденсатор Соединение конденсаторов
    параллельное последователь­ное
      Uэ = ˖ В Uх = В Uпарал = В Uпосл = В
      , В , В , В , В
             
             
             
             
           
    Среднее        

     

    6. Не меняя напряжение зарядки U парал, выполните 5 измерений записывая значения в табл. 1.

    7. Соедините Сх и Сэ последовательно. Напряжение Uпосл оставьте равным U парал. Выполните 5 измерений и запишите результаты в табл. 1.

    8. Проведите отдельно измерения величины для эталонного конденсатора Сэ и величины для конденсатора неизвестной емкости С х. Величины Uэ и Uх остаются равными U парал и U посл. Результаты изме­рений записываются в табл. 1.

    9. Для проверки правильности градуировки с помощью мультиметра измерьте неизвестную емкость конденсатора (см. стр. 11), результат запишите в табл. 2, точность измерения мультиметра δ С = 5%.

    10. Выключите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров.

    Обработка результатов измерений

    1. Используя данные табл. 1, рассчитайте градуировочную постоянную γ

    (формула 4) .

    2. По формуле (3) рассчитайте емкости неизвестного конденсатора

    емкость параллельно соединенных конденсаторов

    и емкость последовательно соединенных конденсаторов

    Результаты расчетов запишите в табл. 2.

    Таблица 2

    Неизвестная емкость Сх, мкФ Емкость соединения С, мкФ
    Параллельное Последовательное
    экспер. измерен. экспер. расчетное экспер. расчетное
               
      = =

     

    3. Оцените относительную погрешность величины Сх:

    ,

    где – относительная погрешность эталонной емкости (задана на миниблоке), - точность (относительная погрешность) измерения мультиметром напряжения.

    4. Используя значения емкостей Сэ и , по формулам для параллельного и последовательного соединений конденсаторов рассчитайте

    и

    Результаты расчетов запишите в таблицу 2.

    5. Найдите относительное отклонение экспериментальных значений от расчетных в %:

    Полученные результаты расчетов запишите в таблицу 2.

    6. Сопоставляя эти отклонения с относительной погрешностью измерений , сделайте заключение о точности измерений.

    7. Сравните результаты измерения неизвестной емкости ( и ).

    Контрольные вопросы

    1. Дайте определения величин емкости проводника и конденсатора.

    2. От каких величин зависит емкость проводника и конденсатора?

    3. Как изменится емкость конденсатора при изменении проницаемости диэлектрика ε r или расстояния между обкладками d в случае:

    а) конденсатор отключен от источника тока; б) без отключения?

    4. Запишите формулы для расчета емкости при последовательном и параллельном соединениях конденсаторов. Как изменяется емкость в соеди­нении по сравнению с емкостью одного конденсатора?

    5. Сравните параметры (заряд, напряжение) одного конденсатора и батареи конденсаторов, соединенных:

    а) последовательно; б) параллельно.

    6. Какую величину измеряют интегратором? От чего зависят показания U прибора?

    7. Что показывает величина градуировочной постоянной γ?.

    8. Какие величины необходимо измерить для градуировки прибора?

    9. Какие формулы используют для определения градуировочной постоян­ной γ, емкости неизвестного конденсатора Сх и емкости соединения конденсаторов Сэксп и Cpaсч?

    Литература

    1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1989. – §§ 16.2, 16.3.

    2. Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1977. - §§ 31, 32.

     

    <== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
    Екологія у фактах | ВВЕДЕНИЕ. Люминесценцией называется избыток над тепловым излучением тела, если он обладает длительностью, значительно превышающей период световых колебаний




    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.