ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.2.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА С ПОМОЩЬЮ

ПЕРЕСЧЕТНОГО ПРИБОРА ПС-100

Фамилия И.О. _____________   Группа ______   Дата ______

 

Введение

Величину заряда, сообщенного конденсатору, можно определить с помощью интегратора, преобразующего разрядный ток конденсатора, и пересчетного прибора          ПС-100, подсчитывающего число этих импульсов. Преобразование тока в импульсы осуществляется блокинг-генератором, собранным на половине двойного триода 6Н2П, в анодно-сеточную цепь которого включается малогабаритный импульсный трансформатор МИТ-8.

Импульсы с нагрузочной обмотки трансформатора подаются на сетку катодного повторителя, собранного на второй половине 6Н2П. Работа схемы основана на способе заряд-разряд конденсатора.

На время рабочего хода блокинг-генератора, конденсатор, стоящий в цепи лампы, заряжается отрицательно до напряжения порядка 30 вольт сеточными токами лампы, а разрядный ток исследуемого конденсатора перезаряжает эту емкость через большое сопротивление (10-30 МОм) и схема блокинг-генератора выдает серию сигналов на выходе. Выходные сигналы представляют собой импульсы, каждый из которых соответствует одному и тому же количеству электричества.

Подсчет импульсов осуществляется с помощью пересчетного прибора ПС-100 с емкостью счета 105 импульсов.

Так как емкость конденсатора определяется из формулы

,

а

,

где  - заряд одного импульса;

N - число импульсов, то для известной емкости получим:

                                                            (1)

где N0 - число импульсов при включении известной емкости,

для неизвестной:

                                                           (2)

Из уравнения (1) и (2) найдем:

                                                             (3)

 

 

Порядок выполнения работы

1.       Схема установки изображена на рис. 1.


Рис. 1

2.       Включить пересчетный прибор ПС-100 в сеть 220 В.

3.       После прогрева 10-20 мин. нажать на кнопку "ПРОВЕРКА" и убедиться, что прибор готов к измерению (готовность прибора определяется по загоранию неоновых лампочек). Кнопками "СТОП" и "СБРОС" перевести прибор в нулевое положение.

4.       Перевести прибор в режим измерения, для чего необходимо нажать кнопку "ПУСК".

5.       Поставить тумблер К1 в положение "П1 " (рис. 1), а тумблер К3 в положение "ВКЛ", переключатель К0 в положение "ЗАРЯД". При этом конденсатор известной емкости С0 заряжается до напряжения 100 В.

6.       Нажать кнопку "СБРОС" и перевести переключатель К0 в положение "РАЗРЯД". Пересчетный прибор ПС-100 начнет подсчитывать импульсы N0 при разряде конденсатора известной емкости С0.

7.       После прекращения счета нажать кнопку "СТОП" и записать число импульсов N0. Проделать указанные операции пунктов 4-7 не менее трех раз и найти N0 среднее.

8.       Включить для зарядки конденсатор неизвестной емкости, для этого тумблер К1 в положение П1, К0 в положение "ЗАРЯД", К2 - в положение "ВКЛ", К3 - в положение "ВЫКЛ". Определить NX и NX среднее таким же образом, как N0 и N0 среднее.

9.       По формуле

определить неизвестную емкость СX.

10.     Включить конденсаторы параллельно. Для этого К1 в положение П1, К0 - в положение "ЗАРЯД", К2 и К3 в положение "ВКЛ". Определить Nпар среднее. Определить общую емкость параллельно соединенных конденсаторов

11.    Включить конденсаторы последовательно, для этого К0 в положение "ЗАРЯД", К1 в положение П2, К2 в положение «ВКЛ», К3 в положение «ВЫКЛ». Определить Nпосл среднее. Определить емкость последовательного соединения

12.    Вычислить емкости Спар и Спосл, согласно формулам параллельного и последовательного соединения и сравнить эти значения с экспериментальными данными.

13.    Определить абсолютную и относительную ошибки при определении СХ.

Относительная ошибка при расчете импульсов пересчетным прибором ПС-100 составляет 5%.

 

Контрольные вопросы

1.       Что называется электроемкостью?

2.       В чем измеряется электроемкость в системе СИ? Дайте определение Фарад.

3.       Что называется конденсатором? Какие Вам известны конденсаторы по форме обкладок? Запишите формулы емкостей плоского, сферического, цилиндрического конденсаторов и формулу емкости уединенного шара?

4.       Какое соединение конденсаторов называется последовательным? Напишите формулу общей емкости при последовательном соединении.

5.       Какое соединение конденсаторов называется параллельным?

6.       Что называется электрическим полем?

7.       Запишите формулы энергии электрического поля заряженного проводника.

8.       Что называется объемной плотностью энергии электрического поля? Запишите формулу объемной плотности энергии электрического поля.

9.       Получите формулу для вычисления неизвестной емкости в данной работе:

10.    Получите формулу емкости плоского конденсатора.

11.    Что называется напряженностью электрического поля?

12.    Что называется потенциалом электрического поля?

 

 

№ п/п

N01

N02

N03

N0ср

C0

1

 

 

 

 

 

 

Nx1

Nx2

Nx3

Nxср

2

 

 

 

 

 

 

N||1

N||2

N||3

N||ср

3

 

 

 

 

 

 

Nпосл1

Nпосл2

Nпосл3

Nпослср

4