Звіт.
Хід роботи.
- Зібрати схему згідно з рис.1 з конденсаторами невідомої ємності.
Рис.1
- - За допомогою потенціометра R встановити на конденсаторі напругу U та виміряти струм мікроамперметра.
- Такі самі вимірювання провести для другого конденсатора та для їх паралельного і послідовного з'єднання. (Всі вимірювання проводять кілька разів і вираховують середнє значення та похибки). Результати вимірювань записати в таблицю 1.
- За даними вимірювань визначають електроємності конденсаторів С1 і С2, а також ємності при їх паралельному та послідовному з'єднаннях (C'0 і C"0).
- Визначивши значення С1 і С2, знайти ємність батарей при паралельному і послідовному з'єднаннях конденсаторів за формулами:
; . (3)
Порівняти значення C' і C" з виміряними значеннями C'0 і C"0.
Зробити висновок.
Заповнення таблиці.
Таблиця 1
№ п/п | Конденсатор I | Конденсатор II | Паралельне з`єднання | Послідовне з`єднання | За формулою |
I1,x10-3 | U1 | C1,x10-6 | I2,x10-3 | U2 | C2,x10-6 | I',x10-3 | U' | C',0,x10-6 | I",x10-3 | U" | C"0,x10-6 | C',x10-6 | C",x10-6 |
1 | 1,1 | 20 | 1,1 | 0,5 | 20 | 0,5 | 1,5 | 20 | 1,5 | 0,4 | 20 | 0,4 | X | X |
2 | 2,1 | 40 | 1,05 | 1,2 | 40 | 0,6 | 3,2 | 40 | 1,6 | 0,8 | 40 | 0,4 |
3 | 3,1 | 60 | 1,03 | 1,7 | 60 | 0,57 | 4,9 | 60 | 1,63 | 1,1 | 60 | 0,37 |
Сер. | X | 1,06 | X | 0,56 | X | 1,58 | X | 0,39 | 1,62 | 0,37 |
Δcер. | X | 0,027 | X | 0,037 | X | 0,05 | X | 0,013 | X | X |
Розрахунки.
Визначення електроємності конденсатора C1, а також похибки вимірювання Δсер.(C1) .
C1(1) = 1,1 • 10-3 / 20 • 50 = 1,1 • 10-6 [Ф] ;
C1(2) = 2,1 • 10-3 / 40 • 50 = 1,05 • 10-6 [Ф] ;
C1(3) = 3,1 • 10-3 / 60 • 50 = 1,03 • 10-6 [Ф] ;
C1(сер.) = ( C1(1) + C1(2) + C1(3)) / 3 ;
C1(сер.) = ( 1,1 • 10-6 + 1,05 • 10-6 + 1,03 • 10-6) / 3 = 1,06 • 10-6 [Ф] ;
Δсер.(C1) = ( Δ1 + Δ2 + Δ 3 ) / 3 ; Δn = | C1(n) - C1(сер.) | ;
Δ1 = | 1,1 • 10-6 - 1,06 • 10-6 | = 0,04 • 10-6 [Ф] ;
Δ2 = | 1,05 • 10-6 - 1,06 • 10-6 | = 0,01 • 10-6 [Ф] ;
Δ2 = | 1,03 • 10-6 - 1,06 • 10-6 | = 0,03 • 10-6 [Ф] ;
Δсер.(C1) = ( 0,04 • 10-6 + 0,01 • 10-6 + 0,03 • 10-6 ) / 3 = 0,027 • 10-6 [Ф] ;
Визначення електроємності конденсатора C2, а також похибки вимірювання Δсер.(C2) .
C2(1) = 0,5 • 10-3 / 20 • 50 = 0,5 • 10-6 [Ф] ;
C2(2) = 1,2 • 10-3 / 40 • 50 = 0,6 • 10-6 [Ф] ;
C2(3) = 1,7 • 10-3 / 60 • 50 = 0,57 • 10-6 [Ф] ;
C2(сер.) = ( C2(1) + C2(2) + C2(3)) / 3 ;
C2(сер.) = ( 0,5 • 10-6 + 0,6 • 10-6 + 0,57 • 10-6) / 3 = 0,56 • 10-6 [Ф] ;
Δсер.(C2) = ( Δ1 + Δ2 + Δ 3 ) / 3 ; Δn = | C2(n) - C2(сер.) | ;
Δ1 = | 0,5 • 10-6 - 0,56 • 10-6 | = 0,06 • 10-6 [Ф] ;
Δ2 = | 0,6 • 10-6 - 0,56 • 10-6 | = 0,04 • 10-6 [Ф] ;
Δ2 = | 0,57 • 10-6 - 0,56 • 10-6 | = 0,01 • 10-6 [Ф] ;
Δсер.(C2) = ( 0,06 • 10-6 + 0,04 • 10-6 + 0,01 • 10-6 ) / 3 = 0,037 • 10-6 [Ф] ;
Визначення електроємності конденсатора C'0, а також похибки вимірювання Δсер.(C'0) .
C'0(1) = 1,5 • 10-3 / 20 • 50 = 1,5 • 10-6 [Ф] ;
C'0(2) = 3,2 • 10-3 / 40 • 50 = 1,6 • 10-6 [Ф] ;
C'0(3) = 4,9 • 10-3 / 60 • 50 = 1,63 • 10-6 [Ф] ;
C'0(сер.) = ( C'0(1) + C'0(2) + C'0(3)) / 3 ;
C'0(сер.) = ( 1,5 • 10-6 + 1,6 • 10-6 + 1,63 • 10-6) / 3 = 1,58 • 10-6 [Ф] ;
Δсер.(C'0) = ( Δ1 + Δ2 + Δ 3 ) / 3 ; Δn = | C'0(n) - C'0(сер.) | ;
Δ1 = | 1,5 • 10-6 - 1,58 • 10-6 | = 0,08 • 10-6 [Ф] ;
Δ2 = | 1,6 • 10-6 - 1,58 • 10-6 | = 0,02 • 10-6 [Ф] ;
Δ2 = | 1,63 • 10-6 - 1,58 • 10-6 | = 0,05 • 10-6 [Ф] ;
Δсер.(C'0) = ( 0,08 • 10-6 + 0,02 • 10-6 + 0,05 • 10-6 ) / 3 = 0,05 • 10-6 [Ф] ;
Визначення електроємності конденсатора C"0, а також похибки вимірювання Δсер.(C"0) .
C"0(1) = 0,4 • 10-3 / 20 • 50 = 0,4 • 10-6 [Ф] ;
C"0(2) = 0,8 • 10-3 / 40 • 50 = 0,4 • 10-6 [Ф] ;
C"0(3) = 1,1 • 10-3 / 60 • 50 = 0,37 • 10-6 [Ф] ;
C"0(сер.) = ( C"0(1) + C"0(2) + C"0(3)) / 3 ;
C"0(сер.) = ( 0,4 • 10-6 + 0,4 • 10-6 + 0,37 • 10-6) / 3 = 0,39 • 10-6 [Ф] ;
Δсер.(C"0) = ( Δ1 + Δ2 + Δ 3 ) / 3 ; Δn = | C"0(n) - C"0(сер.) | ;
Δ1 = | 0,4 • 10-6 - 0,39 • 10-6 | = 0,01 • 10-6 [Ф] ;
Δ2 = | 0,4 • 10-6 - 0,39 • 10-6 | = 0,01 • 10-6 [Ф] ;
Δ2 = | 0,37 • 10-6 - 0,39 • 10-6 | = 0,02 • 10-6 [Ф] ;
Δсер.(C"0) = ( 0,01 • 10-6 + 0,01 • 10-6 + 0,02 • 10-6 ) / 3 = 0,013 • 10-6 [Ф] ;
Знаходження ємності батарей при паралельному і послідовному з'єднаннях конденсаторів за формулами.
C' = 1,06 • 10-6 + 0,56 • 10-6 = 1,62 • 10-6 [Ф] ;
C" = 1,06 • 10-6 * 0,56 • 10-6 / ( 1,06 • 10-6 + 0,56 • 10-6 ) = 0,37 • 10-6 [Ф] ;
Порівняння значень C' і C" з виміряними значеннями C'0 та C"0.
| C' - C'0(сер.) | = 1,62 • 10-6 - 1,58 • 10-6 = 0,04 • 10-6 [Ф] ;
| C" - C"0(сер.) | = 0,39 • 10-6 - 0,37 • 10-6 = 0,02 • 10-6 [Ф] ;
Висновок.
Ємність батарей при паралельному з`єднанні конденсаторів визначається за формулою , а при послідовному з`єднанні - за формулою . Виміряні значення C'0 і C"0 відрізняються від знайдених за вищевказаними формулами C' і C", що свідчить про похибки вимірювань.
| Вітаємо! Ви виконали лабораторну роботу "Визначення електричної ємності конденсаторів методом періодичної зарядки та розрядки". |
| |