Хмельницький нацiональний унiверситет |
Лабораторна робота |
287. Фiзика
4. Визначення електричної ємності конденсаторів методом періодичної зарядки та розрядки
• 1
Текст к ситуации Прилади і приладдя: джерело напруги, вольтметр, мікроамперметр, реостат, автоматичний перемикач, конденсатори.
Короткі теоретичні відомості
Якщо конденсатор періодично заряджати і розряджати через звичайний мікроамперметр, період власних коливань рухомої системи якого набагато більший за час зарядки конденсатора, то відхилення стрілки мікроамперметра (яке не змінюється з часом) відповідатиме середньому значенню сили струму I.
Середній заряд, який протікає через мікроамперметр за час t, буде визначатися за формулою:
, (1) де , (2) звідки , Q - заряд конденсатора. , - частота перемикача, = 50 Гц. У даній роботі це співвідношення використовується для визначення електроємності конденсаторів. Конденсатор С, що досліджується (рис.1), заряджається через випрямляч до напруги U. Після цього автоматично діючий перемикач від'єднує одну з обкладок конденсатора від джерела напруги (1-2) і замикає обкладки конденсатора на мікроамперметр (1-3). При цьому конденсатор розряджається. Цикл "зарядка-розрядка" повторюється з частотою роботи перемикача (50 Гц). Опір мікроамперметра та електроємність конденсатора такі, що конденсатор встигає зарядитися (розрядитися) менше ніж за 0,01 с. Період власних коливань рухомої системи мікроамперметра значно більший.
Виставляючи за допомогою потенціометра R задану напругу U, значення якої контролюється вольтметром, і спостерігаючи покази мікроамперметра I, за формулою (2) визначають шукану електроємність конденсатора.
Порядок виконання 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.
Таблиця 1
№ п/п Конденсатор I Конденсатор II Паралельне з`єднання Послідовне з`єднання За формулою I1 U1 C1 I2 U2 C2 I' U' C'0 I" U" C"0 C' C" 1 - - - - - - - - - - - - X X 2 - - - - - - - - - - - - 3 - - - - - - - - - - - - Сер. X - X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - - - - 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.
1 2
• 2
Иллюстрация к шагу 0287-04-002-00.gif
Текст к ситуации Будьте чесні!
Якщо Ви уважно прочитали теоретичні відомості і зрозуміли суть лабораторної роботи "Визначення електричної ємності конденсаторів методом періодичної зарядки та розрядки", тоді переходьте до тестових запитань.
Будьте уважні, на кожну відповідь ви маєте одну хвилину.
1 тестові запитання 3
2 теоретичні відомості 1
• 3
Ограничение времени 1 минут
Текст к ситуации Питання №1 За якою формулою буде визначатись середній заряд за час t ?
1 0287-04-003-01.gif 6
2 0287-04-003-02.gif 6
3 0287-04-003-03.gif 4
• 4
Ограничение времени 1 минут
Иллюстрация к шагу 0287-04-004-00.gif
Текст к ситуации Питання №2 Яку схему використовують для під`єднання конденсатора, що досліджується, до загальної схеми?
Виберіть із варіантів поданих нище.
1 0287-04-004-01.gif Конденсатор С під`єднується до верхньої та нижньої віток 6
2 0287-04-004-02.gif Конденсатор С під`єднується до нижньої вітки через автоматичний перемикач та до верхньої вітки 5
3 0287-04-004-03.gif Конденсатор С під`єднується до однієї з віток схеми 6
• 5
Ограничение времени 1 минут
Текст к ситуации Питання №3 За якими формулами визначається ємність при паралельному C' і послідовному C" з`єднаннях двох конденсаторів ?
1 0287-04-005-01.gif 7
2 0287-04-005-02.gif 6
3 0287-04-005-03.gif 6
• 6
Иллюстрация к шагу 0287-04-006-00.gif
Текст к ситуации Будьте уважні !
Ви вказали невірну відповідь. Прочитайте теоретичні відомості ще раз і знову дайте відповіді на тестові запитання
1 1
• 7
Иллюстрация к шагу 0287-04-007-00.gif
Текст к ситуации Вітаємо !
Ви вірно відповіли на запитання і тепер маєте допуск до практичної частини.
Далі Вам буде представлена можливість виконати усі пункти з порядку виконання лабораторної роботи. Потрібні підказки будуть розміщений зправа від схеми, а в розділі "Додаткова інформація " Ви знайдете посилання на повний варіант теоретичних відомостей та порядку виконання роботи.
1 8
• 8
Текст к ситуации
Хід роботи
- Зібрати схему з конденсаторами невідомої ємності.
PS. Виберіть відсутній елемент схеми з тих, що подані нище.
1 0287-04-008-01.png Встановити схему конденсаторів з перемикачем 9
2 0287-04-008-02.png Встановити схему з`єднаних конденсаторів 38
3 Додаткова інформація 47
• 9
Текст к ситуации
Хід роботи
- - За допомогою потенціометра R встановити на конденсаторі напругу 20В (показується вольтметром).
- Вказати покази мікроамперметра (варіанти подані нище).PS. Використовуйте кнопки "Збільшити напругу" та "Зменшити напругу".
1 Покази мікроамперметра при напрузі 20В, I = 0,5 мА 39
2 Покази мікроамперметра при напрузі 20В, I = 1,1 мА 10
3 Покази мікроамперметра при напрузі 20В, I = 1,7 мА 39
4 Додаткова інформація 48
• 10
Текст к ситуации 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 - - - - - - - - - - X X 2 - - - - - - - - - - - - 3 - - - - - - - - - - - - Сер. X - X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - X X
Хід роботи
- Вимірювання треба провести для першого і для другого конденсатора, а також для їх паралельного і послідовного з'єднання. (Всі вимірювання проводять по три рази і вираховують середнє значення та похибки). Результати вимірювань записуються в таблицю 1.
1 11
• 11
Текст к ситуации
Хід роботи
- - За допомогою потенціометра R встановити на конденсаторі напругу 40В (показується вольтметром).
- Вказати покази мікроамперметра (варіанти подані нище).PS. Використовуйте кнопки "Збільшити напругу" та "Зменшити напругу".
1 Покази мікроамперметра при напрузі 40В, I = 2,1 мА 12
2 Покази мікроамперметра при напрузі 40В, I = 2,7 мА 39
3 Покази мікроамперметра при напрузі 40В, I = 3,2 мА 39
4 Додаткова інформація 49
• 12
Текст к ситуации
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 - - - - - - - - - - X X 2 2,1 40 - - - - - - - - - - 3 - - - - - - - - - - - - Сер. X - X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - X X
Хід роботи
- Вимірювання треба провести для першого і для другого конденсатора, а також для їх паралельного і послідовного з'єднання. (Всі вимірювання проводять по три рази і вираховують середнє значення та похибки). Результати вимірювань записуються в таблицю 1.
1 13
• 13
Текст к ситуации
Хід роботи
- - За допомогою потенціометра R встановити на конденсаторі напругу 60В (показується вольтметром).
- Вказати покази мікроамперметра (варіанти подані нище).PS. Використовуйте кнопки "Збільшити напругу" та "Зменшити напругу".
1 Покази мікроамперметра при напрузі 60В, I = 1,1 мА 39
2 Покази мікроамперметра при напрузі 60В, I = 2,1 мА 39
3 Покази мікроамперметра при напрузі 60В, I = 3,1 мА 14
4 Додаткова інформація 50
• 14
Текст к ситуации 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 - - - - - - - - - - X X 2 2,1 40 - - - - - - - - - - 3 3,1 60 - - - - - - - - - - Сер. X - X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - X X
Питання:
- За якою формулою визначається ємність конденсатора ?
Виберіть із варіантів поданих нище.
1 0287-04-014-01.gif 15
2 C = I • U • f 43
3 C = I + U + f 43
• 15
Текст к ситуации 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 - - - - - - - - - X X 2 2,1 40 1,05 - - - - - - - - - 3 3,1 60 1,03 - - - - - - - - - Сер. X - X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - X X
Питання:
- За якою формулою визначається середнє значення С1(сер.) ?
Виберіть із варіантів поданих нище.
1 C1(сер.) = ( C1(1) + C1(2) + C1(3)) / 3 ; 16
2 С1(сер.) = ( C1(1) - C1(2) - C1(3)) / 3 ; 44
3 С1(сер.) = C1(1) • C1(2) • C1(3)+ 3 ; 44
• 16
Текст к ситуации 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 - - - - - - - - - X X 2 2,1 40 1,05 - - - - - - - - - 3 3,1 60 1,03 - - - - - - - - - Сер. X 1,06 X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - X X
Питання:
- За якою формулою визначається Δcер. ?
Виберіть із варіантів поданих нище.
1 Δсер. = ( Δ1 - Δ2 - Δ 3 ) / 3 ;
Δn = | C1(n) + C1(сер.) | ;45
2 Δсер. = Δ1 • Δ2 • Δ 3 + 3 ;
Δn = | C1(n) - C1(сер.) | ;45
3 Δсер. = ( Δ1 + Δ2 + Δ 3 ) / 3 ;
Δn = | C1(n) - C1(сер.) | ;17
• 17
Текст к ситуации 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 - - - - - - - - - X X 2 2,1 40 1,05 - - - - - - - - - 3 3,1 60 1,03 - - - - - - - - - Сер. X 1,06 X - X - X - - - Δcер. X 0,027 X - X - X - X X
Хід роботи
- Вимірювання треба провести для першого і для другого конденсатора, а також для їх паралельного і послідовного з'єднання. (Всі вимірювання проводять по три рази і вираховують середнє значення та похибки). Результати вимірювань записуються в таблицю 1.
1 18
• 18
Текст к ситуации
Хід роботи
- - За допомогою потенціометра R встановити на конденсаторі напругу 20В (показується вольтметром).
- Вказати покази мікроамперметра (варіанти подані нище).PS. Використовуйте кнопки "Збільшити напругу" та "Зменшити напругу".
1 Покази мікроамперметра при напрузі 20В, I = 1,1 мА 40
2 Покази мікроамперметра при напрузі 20В, I = 0,5 мА. 19
3 Покази мікроамперметра при напрузі 20В, I = 0,3 мА 40
4 Додаткова інформація 51
• 19
Текст к ситуации 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 - - - - - - - X X 2 2,1 40 1,05 - - - - - - - - - 3 3,1 60 1,03 - - - - - - - - - Сер. X 1,06 X - X - X - - - Δcер. X 0,027 X - X - X - X X
Хід роботи
- Вимірювання треба провести для першого і для другого конденсатора, а також для їх паралельного і послідовного з'єднання. (Всі вимірювання проводять по три рази і вираховують середнє значення та похибки). Результати вимірювань записуються в таблицю 1.
1 20
• 20
Текст к ситуации
Хід роботи
- - За допомогою потенціометра R встановити на конденсаторі напругу 40В (показується вольтметром).
- Вказати покази мікроамперметра (варіанти подані нище).PS. Використовуйте кнопки "Збільшити напругу" та "Зменшити напругу".
1 Покази мікроамперметра при напрузі 40В, I = 2 мА 40
2 Покази мікроамперметра при напрузі 40В, I = 1,2 мА 21
3 Покази мікроамперметра при напрузі 40В, I = 0,3 мА 40
4 Додаткова інформація 52
• 21
Текст к ситуации 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 - - - - - - - X X 2 2,1 40 1,05 1,2 40 - - - - - - - 3 3,1 60 1,03 - - - - - - - - - Сер. X 1,06 X - X - X - - - Δcер. X 0,027 X - X - X - X X
Хід роботи
- Вимірювання треба провести для першого і для другого конденсатора, а також для їх паралельного і послідовного з'єднання. (Всі вимірювання проводять по три рази і вираховують середнє значення та похибки). Результати вимірювань записуються в таблицю 1.
1 22
• 22
Текст к ситуации
Хід роботи
- - За допомогою потенціометра R встановити на конденсаторі напругу 60В (показується вольтметром).
- Вказати покази мікроамперметра (варіанти подані нище).PS. Використовуйте кнопки "Збільшити напругу" та "Зменшити напругу".
1 Покази мікроамперметра при напрузі 60В, I = 1,7 мА 23
2 Покази мікроамперметра при напрузі 60В, I = 2 мА 40
3 Покази мікроамперметра при напрузі 60В, I = 0,3 мА 40
4 Додаткова інформація 53
• 23
Текст к ситуации 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 - - - - - - X X 2 2,1 40 1,05 1,2 40 0,6 - - - - - - 3 3,1 60 1,03 1,7 60 0,57 - - - - - - Сер. X 1,06 X 0,56 X - X - - - Δcер. X 0,027 X 0,037 X - X - X X
Формули:
- , f = 50 Гц.
- C2(сер.) = ( C2(1) + C2(2) + C2(3)) / 3 ;
- Δсер. = ( Δ1 + Δ2 + Δ 3 ) / 3 ,
де Δn = | C2(n) - C2(сер.) | ;
1 24
• 24
Текст к ситуации
Хід роботи
- - За допомогою потенціометра R встановити на конденсаторі напругу 20В (показується вольтметром).
- Вказати покази мікроамперметра (варіанти подані нище).PS. Використовуйте кнопки "Збільшити напругу" та "Зменшити напругу".
1 Покази мікроамперметра при напрузі 20В, I = 0,3 мА 41
2 Покази мікроамперметра при напрузі 20В, I = 1 мА 41
3 Покази мікроамперметра при напрузі 20В, I = 1,5 мА 25
4 Додаткова інформація 54
• 25
Текст к ситуации 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 - - - - X X 2 2,1 40 1,05 1,2 40 0,6 - - - - - - 3 3,1 60 1,03 1,7 60 0,57 - - - - - - Сер. X 1,06 X 0,56 X - X - - - Δcер. X 0,027 X 0,037 X - X - X X
Хід роботи
- Вимірювання треба провести для першого і для другого конденсатора, а також для їх паралельного і послідовного з'єднання. (Всі вимірювання проводять по три рази і вираховують середнє значення та похибки). Результати вимірювань записуються в таблицю 1.
1 26
• 26
Текст к ситуации
Хід роботи
- - За допомогою потенціометра R встановити на конденсаторі напругу 40В (показується вольтметром).
- Вказати покази мікроамперметра (варіанти подані нище).PS. Використовуйте кнопки "Збільшити напругу" та "Зменшити напругу".
1 Покази мікроамперметра при напрузі 40В, I = 0,3 мА 41
2 Покази мікроамперметра при напрузі 40В, I = 3,2 мА 27
3 Покази мікроамперметра при напрузі 40В, I = 5 мА 41
4 Додаткова інформація 55
• 27
Текст к ситуации 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 - - - - X X 2 2,1 40 1,05 1,2 40 0,6 3,2 40 - - - - 3 3,1 60 1,03 1,7 60 0,57 - - - - - - Сер. X 1,06 X 0,56 X - X - - - Δcер. X 0,027 X 0,037 X - X - X X
Хід роботи
- Вимірювання треба провести для першого і для другого конденсатора, а також для їх паралельного і послідовного з'єднання. (Всі вимірювання проводять по три рази і вираховують середнє значення та похибки). Результати вимірювань записуються в таблицю 1.
1 28
• 28
Текст к ситуации
Хід роботи
- - За допомогою потенціометра R встановити на конденсаторі напругу 60В (показується вольтметром).
- Вказати покази мікроамперметра (варіанти подані нище).PS. Використовуйте кнопки "Збільшити напругу" та "Зменшити напругу".
1 Покази мікроамперметра при напрузі 60В, I = 4,9 мА 29
2 Покази мікроамперметра при напрузі 60В, I = 3,2 мА 41
3 Покази мікроамперметра при напрузі 60В, I = 1,1 мА 41
4 Додаткова інформація 56
• 29
Текст к ситуации 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 - - - X X 2 2,1 40 1,05 1,2 40 0,6 3,2 40 1,6 - - - 3 3,1 60 1,03 1,7 60 0,57 4,9 60 1,63 - - - Сер. X 1,06 X 0,56 X 1,58 X - - - Δcер. X 0,027 X 0,037 X 0,05 X - X X
Формули:
- , f = 50 Гц.
- C'0(сер.) = ( C'0(1) + C'0(2) + C'0(3)) / 3 ;
- Δсер. = ( Δ1 + Δ2 + Δ 3 ) / 3 ,
де Δn = | C'0(n) - C'0(сер.) | ;
1 30
• 30
Текст к ситуации
Хід роботи
- - За допомогою потенціометра R встановити на конденсаторі напругу 20В (показується вольтметром).
- Вказати покази мікроамперметра (варіанти подані нище).PS. Використовуйте кнопки "Збільшити напругу" та "Зменшити напругу".
1 Покази мікроамперметра при напрузі 20В, I = 0,4 мА 31
2 Покази мікроамперметра при напрузі 20В, I = 0,8 мА 42
3 Покази мікроамперметра при напрузі 20В, I = 1 мА 42
4 Додаткова інформація 57
• 31
Текст к ситуации 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 - X X 2 2,1 40 1,05 1,2 40 0,6 3,2 40 1,6 - - - 3 3,1 60 1,03 1,7 60 0,57 4,9 60 1,63 - - - Сер. X 1,06 X 0,56 X 1,58 X - - - Δcер. X 0,027 X 0,037 X 0,05 X - X X
Хід роботи
- Вимірювання треба провести для першого і для другого конденсатора, а також для їх паралельного і послідовного з'єднання. (Всі вимірювання проводять по три рази і вираховують середнє значення та похибки). Результати вимірювань записуються в таблицю 1.
1 32
• 32
Текст к ситуации
Хід роботи
- - За допомогою потенціометра R встановити на конденсаторі напругу 40В (показується вольтметром).
- Вказати покази мікроамперметра (варіанти подані нище).PS. Використовуйте кнопки "Збільшити напругу" та "Зменшити напругу".
1 Покази мікроамперметра при напрузі 40В, I = 0,4 мА 42
2 Покази мікроамперметра при напрузі 40В, I = 0,6 мА 42
3 Покази мікроамперметра при напрузі 40В, I = 0,8 мА 33
4 Додаткова інформація 58
• 33
Текст к ситуации 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 - X X 2 2,1 40 1,05 1,2 40 0,6 3,2 40 1,6 0,8 40 - 3 3,1 60 1,03 1,7 60 0,57 4,9 60 1,63 - - - Сер. X 1,06 X 0,56 X 1,58 X - - - Δcер. X 0,027 X 0,037 X 0,05 X - X X
Хід роботи
- Вимірювання треба провести для першого і для другого конденсатора, а також для їх паралельного і послідовного з'єднання. (Всі вимірювання проводять по три рази і вираховують середнє значення та похибки). Результати вимірювань записуються в таблицю 1.
1 34
• 34
Текст к ситуации
Хід роботи
- - За допомогою потенціометра R встановити на конденсаторі напругу 60В (показується вольтметром).
- Вказати покази мікроамперметра (варіанти подані нище).PS. Використовуйте кнопки "Збільшити напругу" та "Зменшити напругу".
1 Покази мікроамперметра при напрузі 60В, I = 0,4 мА 42
2 Покази мікроамперметра при напрузі 60В, I = 1,1 мА 35
3 Покази мікроамперметра при напрузі 60В, I = 1,5 мА 42
4 Покази мікроамперметра при напрузі 60В, I = 1,5 мА 58
• 35
Текст к ситуации 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 - - Δcер. X 0,027 X 0,037 X 0,05 X 0,013 X X
Формули:
- , f = 50 Гц.
- C"0(сер.)= ( C"0(1) + C"0(2) + C"0(3)) / 3 ;
- Δсер. = ( Δ1 + Δ2 + Δ 3 ) / 3 ,
де Δn = | C"0(n) - C"0(сер.) | ;
1 36
• 36
Текст к ситуации 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
Хід роботи
- Ємність батарей при паралельному і послідовному з'єднаннях конденсаторів обрахована за формулами:
1 37
• 37
Текст к ситуации 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
Питання:
- Який висновок можна зробити із пройденої лабораторної роботи ?
Виберіть із варіантів поданих нище.
1 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 59
2 Виміряні значення C'0 і C"0 відрізняються від знайдених за формулами C' і C", що свідчить на помилку при складанні батареї з конденсатарами 46
3 Незрозумілий сенс лабораторної роботи. Прочитати теоретичні відомості та повторити виконання дослідів 48
• 38
Иллюстрация к шагу 0287-04-038-00.gif
Текст к ситуации Будьте уважні !
Ви встановили невірну схему з конденсаторами невідомої ємності.
1 8
• 39
Иллюстрация к шагу 0287-04-039-00.gif
Текст к ситуации Будьте уважні !
Ви вказали невірні покази мікроамперметра при заданій напрузі (опис зправа від схеми). Продовжіть виконання щоб повторити дослід.
1 9
• 40
Иллюстрация к шагу 0287-04-040-00.gif
Текст к ситуации Будьте уважні !
Ви вказали невірні покази мікроамперметра при заданій напрузі (опис зправа від схеми). Продовжіть виконання щоб повторити дослід.
1 18
• 41
Иллюстрация к шагу 0287-04-041-00.gif
Текст к ситуации Будьте уважні !
Ви вказали невірні покази мікроамперметра при заданій напрузі (опис зправа від схеми). Продовжіть виконання щоб повторити дослід.
1 24
• 42
Иллюстрация к шагу 0287-04-042-00.gif
Текст к ситуации Будьте уважні !
Ви вказали невірні покази мікроамперметра при заданій напрузі (опис зправа від схеми). Продовжіть виконання щоб повторити дослід.
1 30
• 43
Иллюстрация к шагу 0287-04-043-00.gif
Текст к ситуации Будьте уважні !
Ви вказали невірну формулу для визначення ємності конденсатора
1 14
• 44
Иллюстрация к шагу 0287-04-044-00.gif
Текст к ситуации Будьте уважні !
Ви вказали невірну формулу для знаходження середнього значення С1(сер.)
1 15
• 45
Иллюстрация к шагу 0287-04-045-00.gif
Текст к ситуации Будьте уважні !
Ви вказали невірну формулу для визначення Δсер.
1 16
• 46
Иллюстрация к шагу 0287-04-046-00.gif
Текст к ситуации Будьте уважні !
Зроблений висновок вказує на те, що Ви незрозуміли сенс лабораторної роботи. Прочитайте теоретичні відомості та повторіть дослід з послідовно з`єднаними конденсаторами.
1 57
• 47
Текст к ситуации Додаткова інформація. Прилади і приладдя: джерело напруги, вольтметр, мікроамперметр, реостат, автоматичний перемикач, конденсатори.
Короткі теоретичні відомості
Якщо конденсатор періодично заряджати і розряджати через звичайний мікроамперметр, період власних коливань рухомої системи якого набагато більший за час зарядки конденсатора, то відхилення стрілки мікроамперметра (яке не змінюється з часом) відповідатиме середньому значенню сили струму I.
Середній заряд, який протікає через мікроамперметр за час t, буде визначатися за формулою:
, (1) де , (2) звідки , Q - заряд конденсатора. , - частота перемикача, = 50 Гц. У даній роботі це співвідношення використовується для визначення електроємності конденсаторів. Конденсатор С, що досліджується (рис.1), заряджається через випрямляч до напруги U. Після цього автоматично діючий перемикач від'єднує одну з обкладок конденсатора від джерела напруги (1-2) і замикає обкладки конденсатора на мікроамперметр (1-3). При цьому конденсатор розряджається. Цикл "зарядка-розрядка" повторюється з частотою роботи перемикача (50 Гц). Опір мікроамперметра та електроємність конденсатора такі, що конденсатор встигає зарядитися (розрядитися) менше ніж за 0,01 с. Період власних коливань рухомої системи мікроамперметра значно більший.
Виставляючи за допомогою потенціометра R задану напругу U, значення якої контролюється вольтметром, і спостерігаючи покази мікроамперметра I, за формулою (2) визначають шукану електроємність конденсатора.
Порядок виконання 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.
Таблиця 1
№ п/п Конденсатор I Конденсатор II Паралельне з`єднання Послідовне з`єднання За формулою I1 U1 C1 I2 U2 C2 I' U' C'0 I" U" C"0 C' C" 1 - - - - - - - - - - - - X X 2 - - - - - - - - - - - - 3 - - - - - - - - - - - - Сер. X - X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - - - - 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.
1 8
• 48
Текст к ситуации Додаткова інформація. Прилади і приладдя: джерело напруги, вольтметр, мікроамперметр, реостат, автоматичний перемикач, конденсатори.
Короткі теоретичні відомості
Якщо конденсатор періодично заряджати і розряджати через звичайний мікроамперметр, період власних коливань рухомої системи якого набагато більший за час зарядки конденсатора, то відхилення стрілки мікроамперметра (яке не змінюється з часом) відповідатиме середньому значенню сили струму I.
Середній заряд, який протікає через мікроамперметр за час t, буде визначатися за формулою:
, (1) де , (2) звідки , Q - заряд конденсатора. , - частота перемикача, = 50 Гц. У даній роботі це співвідношення використовується для визначення електроємності конденсаторів. Конденсатор С, що досліджується (рис.1), заряджається через випрямляч до напруги U. Після цього автоматично діючий перемикач від'єднує одну з обкладок конденсатора від джерела напруги (1-2) і замикає обкладки конденсатора на мікроамперметр (1-3). При цьому конденсатор розряджається. Цикл "зарядка-розрядка" повторюється з частотою роботи перемикача (50 Гц). Опір мікроамперметра та електроємність конденсатора такі, що конденсатор встигає зарядитися (розрядитися) менше ніж за 0,01 с. Період власних коливань рухомої системи мікроамперметра значно більший.
Виставляючи за допомогою потенціометра R задану напругу U, значення якої контролюється вольтметром, і спостерігаючи покази мікроамперметра I, за формулою (2) визначають шукану електроємність конденсатора.
Порядок виконання 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.
Таблиця 1
№ п/п Конденсатор I Конденсатор II Паралельне з`єднання Послідовне з`єднання За формулою I1 U1 C1 I2 U2 C2 I' U' C'0 I" U" C"0 C' C" 1 - - - - - - - - - - - - X X 2 - - - - - - - - - - - - 3 - - - - - - - - - - - - Сер. X - X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - - - - 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.
1 9
• 49
Текст к ситуации Додаткова інформація. Прилади і приладдя: джерело напруги, вольтметр, мікроамперметр, реостат, автоматичний перемикач, конденсатори.
Короткі теоретичні відомості
Якщо конденсатор періодично заряджати і розряджати через звичайний мікроамперметр, період власних коливань рухомої системи якого набагато більший за час зарядки конденсатора, то відхилення стрілки мікроамперметра (яке не змінюється з часом) відповідатиме середньому значенню сили струму I.
Середній заряд, який протікає через мікроамперметр за час t, буде визначатися за формулою:
, (1) де , (2) звідки , Q - заряд конденсатора. , - частота перемикача, = 50 Гц. У даній роботі це співвідношення використовується для визначення електроємності конденсаторів. Конденсатор С, що досліджується (рис.1), заряджається через випрямляч до напруги U. Після цього автоматично діючий перемикач від'єднує одну з обкладок конденсатора від джерела напруги (1-2) і замикає обкладки конденсатора на мікроамперметр (1-3). При цьому конденсатор розряджається. Цикл "зарядка-розрядка" повторюється з частотою роботи перемикача (50 Гц). Опір мікроамперметра та електроємність конденсатора такі, що конденсатор встигає зарядитися (розрядитися) менше ніж за 0,01 с. Період власних коливань рухомої системи мікроамперметра значно більший.
Виставляючи за допомогою потенціометра R задану напругу U, значення якої контролюється вольтметром, і спостерігаючи покази мікроамперметра I, за формулою (2) визначають шукану електроємність конденсатора.
Порядок виконання 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.
Таблиця 1
№ п/п Конденсатор I Конденсатор II Паралельне з`єднання Послідовне з`єднання За формулою I1 U1 C1 I2 U2 C2 I' U' C'0 I" U" C"0 C' C" 1 - - - - - - - - - - - - X X 2 - - - - - - - - - - - - 3 - - - - - - - - - - - - Сер. X - X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - - - - 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.
1 11
• 50
Текст к ситуации Додаткова інформація. Прилади і приладдя: джерело напруги, вольтметр, мікроамперметр, реостат, автоматичний перемикач, конденсатори.
Короткі теоретичні відомості
Якщо конденсатор періодично заряджати і розряджати через звичайний мікроамперметр, період власних коливань рухомої системи якого набагато більший за час зарядки конденсатора, то відхилення стрілки мікроамперметра (яке не змінюється з часом) відповідатиме середньому значенню сили струму I.
Середній заряд, який протікає через мікроамперметр за час t, буде визначатися за формулою:
, (1) де , (2) звідки , Q - заряд конденсатора. , - частота перемикача, = 50 Гц. У даній роботі це співвідношення використовується для визначення електроємності конденсаторів. Конденсатор С, що досліджується (рис.1), заряджається через випрямляч до напруги U. Після цього автоматично діючий перемикач від'єднує одну з обкладок конденсатора від джерела напруги (1-2) і замикає обкладки конденсатора на мікроамперметр (1-3). При цьому конденсатор розряджається. Цикл "зарядка-розрядка" повторюється з частотою роботи перемикача (50 Гц). Опір мікроамперметра та електроємність конденсатора такі, що конденсатор встигає зарядитися (розрядитися) менше ніж за 0,01 с. Період власних коливань рухомої системи мікроамперметра значно більший.
Виставляючи за допомогою потенціометра R задану напругу U, значення якої контролюється вольтметром, і спостерігаючи покази мікроамперметра I, за формулою (2) визначають шукану електроємність конденсатора.
Порядок виконання 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.
Таблиця 1
№ п/п Конденсатор I Конденсатор II Паралельне з`єднання Послідовне з`єднання За формулою I1 U1 C1 I2 U2 C2 I' U' C'0 I" U" C"0 C' C" 1 - - - - - - - - - - - - X X 2 - - - - - - - - - - - - 3 - - - - - - - - - - - - Сер. X - X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - - - - 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.
1 13
• 51
Текст к ситуации Додаткова інформація. Прилади і приладдя: джерело напруги, вольтметр, мікроамперметр, реостат, автоматичний перемикач, конденсатори.
Короткі теоретичні відомості
Якщо конденсатор періодично заряджати і розряджати через звичайний мікроамперметр, період власних коливань рухомої системи якого набагато більший за час зарядки конденсатора, то відхилення стрілки мікроамперметра (яке не змінюється з часом) відповідатиме середньому значенню сили струму I.
Середній заряд, який протікає через мікроамперметр за час t, буде визначатися за формулою:
, (1) де , (2) звідки , Q - заряд конденсатора. , - частота перемикача, = 50 Гц. У даній роботі це співвідношення використовується для визначення електроємності конденсаторів. Конденсатор С, що досліджується (рис.1), заряджається через випрямляч до напруги U. Після цього автоматично діючий перемикач від`єднує одну з обкладок конденсатора від джерела напруги (1-2) і замикає обкладки конденсатора на мікроамперметр (1-3). При цьому конденсатор розряджається. Цикл "зарядка-розрядка" повторюється з частотою роботи перемикача (50 Гц). Опір мікроамперметра та електроємність конденсатора такі, що конденсатор встигає зарядитися (розрядитися) менше ніж за 0,01 с. Період власних коливань рухомої системи мікроамперметра значно більший.
Виставляючи за допомогою потенціометра R задану напругу U, значення якої контролюється вольтметром, і спостерігаючи покази мікроамперметра I, за формулою (2) визначають шукану електроємність конденсатора.
Порядок виконання 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.
Таблиця 1
№ п/п Конденсатор I Конденсатор II Паралельне з`єднання Послідовне з`єднання За формулою I1 U1 C1 I2 U2 C2 I' U' C'0 I" U" C"0 C' C" 1 - - - - - - - - - - - - X X 2 - - - - - - - - - - - - 3 - - - - - - - - - - - - Сер. X - X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - - - - 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.
1 18
• 52
Текст к ситуации Додаткова інформація. Прилади і приладдя: джерело напруги, вольтметр, мікроамперметр, реостат, автоматичний перемикач, конденсатори.
Короткі теоретичні відомості
Якщо конденсатор періодично заряджати і розряджати через звичайний мікроамперметр, період власних коливань рухомої системи якого набагато більший за час зарядки конденсатора, то відхилення стрілки мікроамперметра (яке не змінюється з часом) відповідатиме середньому значенню сили струму I.
Середній заряд, який протікає через мікроамперметр за час t, буде визначатися за формулою:
, (1) де , (2) звідки , Q - заряд конденсатора. , - частота перемикача, = 50 Гц. У даній роботі це співвідношення використовується для визначення електроємності конденсаторів. Конденсатор С, що досліджується (рис.1), заряджається через випрямляч до напруги U. Після цього автоматично діючий перемикач від`єднує одну з обкладок конденсатора від джерела напруги (1-2) і замикає обкладки конденсатора на мікроамперметр (1-3). При цьому конденсатор розряджається. Цикл "зарядка-розрядка" повторюється з частотою роботи перемикача (50 Гц). Опір мікроамперметра та електроємність конденсатора такі, що конденсатор встигає зарядитися (розрядитися) менше ніж за 0,01 с. Період власних коливань рухомої системи мікроамперметра значно більший.
Виставляючи за допомогою потенціометра R задану напругу U, значення якої контролюється вольтметром, і спостерігаючи покази мікроамперметра I, за формулою (2) визначають шукану електроємність конденсатора.
Порядок виконання 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.
Таблиця 1
№ п/п Конденсатор I Конденсатор II Паралельне з`єднання Послідовне з`єднання За формулою I1 U1 C1 I2 U2 C2 I' U' C'0 I" U" C"0 C' C" 1 - - - - - - - - - - - - X X 2 - - - - - - - - - - - - 3 - - - - - - - - - - - - Сер. X - X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - - - - 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.
1 20
• 53
Текст к ситуации Додаткова інформація. Прилади і приладдя: джерело напруги, вольтметр, мікроамперметр, реостат, автоматичний перемикач, конденсатори.
Короткі теоретичні відомості
Якщо конденсатор періодично заряджати і розряджати через звичайний мікроамперметр, період власних коливань рухомої системи якого набагато більший за час зарядки конденсатора, то відхилення стрілки мікроамперметра (яке не змінюється з часом) відповідатиме середньому значенню сили струму I.
Середній заряд, який протікає через мікроамперметр за час t, буде визначатися за формулою:
, (1) де , (2) звідки , Q - заряд конденсатора. , - частота перемикача, = 50 Гц. У даній роботі це співвідношення використовується для визначення електроємності конденсаторів. Конденсатор С, що досліджується (рис.1), заряджається через випрямляч до напруги U. Після цього автоматично діючий перемикач від'єднує одну з обкладок конденсатора від джерела напруги (1-2) і замикає обкладки конденсатора на мікроамперметр (1-3). При цьому конденсатор розряджається. Цикл "зарядка-розрядка" повторюється з частотою роботи перемикача (50 Гц). Опір мікроамперметра та електроємність конденсатора такі, що конденсатор встигає зарядитися (розрядитися) менше ніж за 0,01 с. Період власних коливань рухомої системи мікроамперметра значно більший.
Виставляючи за допомогою потенціометра R задану напругу U, значення якої контролюється вольтметром, і спостерігаючи покази мікроамперметра I, за формулою (2) визначають шукану електроємність конденсатора.
Порядок виконання 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.
Таблиця 1
№ п/п Конденсатор I Конденсатор II Паралельне з`єднання Послідовне з`єднання За формулою I1 U1 C1 I2 U2 C2 I' U' C'0 I" U" C"0 C' C" 1 - - - - - - - - - - - - X X 2 - - - - - - - - - - - - 3 - - - - - - - - - - - - Сер. X - X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - - - - 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.
1 22
• 54
Текст к ситуации Додаткова інформація. Прилади і приладдя: джерело напруги, вольтметр, мікроамперметр, реостат, автоматичний перемикач, конденсатори.
Короткі теоретичні відомості
Якщо конденсатор періодично заряджати і розряджати через звичайний мікроамперметр, період власних коливань рухомої системи якого набагато більший за час зарядки конденсатора, то відхилення стрілки мікроамперметра (яке не змінюється з часом) відповідатиме середньому значенню сили струму I.
Середній заряд, який протікає через мікроамперметр за час t, буде визначатися за формулою:
, (1) де , (2) звідки , Q - заряд конденсатора. , - частота перемикача, = 50 Гц. У даній роботі це співвідношення використовується для визначення електроємності конденсаторів. Конденсатор С, що досліджується (рис.1), заряджається через випрямляч до напруги U. Після цього автоматично діючий перемикач від'єднує одну з обкладок конденсатора від джерела напруги (1-2) і замикає обкладки конденсатора на мікроамперметр (1-3). При цьому конденсатор розряджається. Цикл "зарядка-розрядка" повторюється з частотою роботи перемикача (50 Гц). Опір мікроамперметра та електроємність конденсатора такі, що конденсатор встигає зарядитися (розрядитися) менше ніж за 0,01 с. Період власних коливань рухомої системи мікроамперметра значно більший.
Виставляючи за допомогою потенціометра R задану напругу U, значення якої контролюється вольтметром, і спостерігаючи покази мікроамперметра I, за формулою (2) визначають шукану електроємність конденсатора.
Порядок виконання 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.
Таблиця 1
№ п/п Конденсатор I Конденсатор II Паралельне з`єднання Послідовне з`єднання За формулою I1 U1 C1 I2 U2 C2 I' U' C'0 I" U" C"0 C' C" 1 - - - - - - - - - - - - X X 2 - - - - - - - - - - - - 3 - - - - - - - - - - - - Сер. X - X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - - - - 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.
1 24
• 55
Текст к ситуации Додаткова інформація. Прилади і приладдя: джерело напруги, вольтметр, мікроамперметр, реостат, автоматичний перемикач, конденсатори.
Короткі теоретичні відомості
Якщо конденсатор періодично заряджати і розряджати через звичайний мікроамперметр, період власних коливань рухомої системи якого набагато більший за час зарядки конденсатора, то відхилення стрілки мікроамперметра (яке не змінюється з часом) відповідатиме середньому значенню сили струму I.
Середній заряд, який протікає через мікроамперметр за час t, буде визначатися за формулою:
, (1) де , (2) звідки , Q - заряд конденсатора. , - частота перемикача, = 50 Гц. У даній роботі це співвідношення використовується для визначення електроємності конденсаторів. Конденсатор С, що досліджується (рис.1), заряджається через випрямляч до напруги U. Після цього автоматично діючий перемикач від'єднує одну з обкладок конденсатора від джерела напруги (1-2) і замикає обкладки конденсатора на мікроамперметр (1-3). При цьому конденсатор розряджається. Цикл "зарядка-розрядка" повторюється з частотою роботи перемикача (50 Гц). Опір мікроамперметра та електроємність конденсатора такі, що конденсатор встигає зарядитися (розрядитися) менше ніж за 0,01 с. Період власних коливань рухомої системи мікроамперметра значно більший.
Виставляючи за допомогою потенціометра R задану напругу U, значення якої контролюється вольтметром, і спостерігаючи покази мікроамперметра I, за формулою (2) визначають шукану електроємність конденсатора.
Порядок виконання 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.
Таблиця 1
№ п/п Конденсатор I Конденсатор II Паралельне з`єднання Послідовне з`єднання За формулою I1 U1 C1 I2 U2 C2 I' U' C'0 I" U" C"0 C' C" 1 - - - - - - - - - - - - X X 2 - - - - - - - - - - - - 3 - - - - - - - - - - - - Сер. X - X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - - - - 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.
1 26
• 56
Текст к ситуации Додаткова інформація. Прилади і приладдя: джерело напруги, вольтметр, мікроамперметр, реостат, автоматичний перемикач, конденсатори.
Короткі теоретичні відомості
Якщо конденсатор періодично заряджати і розряджати через звичайний мікроамперметр, період власних коливань рухомої системи якого набагато більший за час зарядки конденсатора, то відхилення стрілки мікроамперметра (яке не змінюється з часом) відповідатиме середньому значенню сили струму I.
Середній заряд, який протікає через мікроамперметр за час t, буде визначатися за формулою:
, (1) де , (2) звідки , Q - заряд конденсатора. , - частота перемикача, = 50 Гц. У даній роботі це співвідношення використовується для визначення електроємності конденсаторів. Конденсатор С, що досліджується (рис.1), заряджається через випрямляч до напруги U. Після цього автоматично діючий перемикач від'єднує одну з обкладок конденсатора від джерела напруги (1-2) і замикає обкладки конденсатора на мікроамперметр (1-3). При цьому конденсатор розряджається. Цикл "зарядка-розрядка" повторюється з частотою роботи перемикача (50 Гц). Опір мікроамперметра та електроємність конденсатора такі, що конденсатор встигає зарядитися (розрядитися) менше ніж за 0,01 с. Період власних коливань рухомої системи мікроамперметра значно більший.
Виставляючи за допомогою потенціометра R задану напругу U, значення якої контролюється вольтметром, і спостерігаючи покази мікроамперметра I, за формулою (2) визначають шукану електроємність конденсатора.
Порядок виконання 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.
Таблиця 1
№ п/п Конденсатор I Конденсатор II Паралельне з`єднання Послідовне з`єднання За формулою I1 U1 C1 I2 U2 C2 I' U' C'0 I" U" C"0 C' C" 1 - - - - - - - - - - - - X X 2 - - - - - - - - - - - - 3 - - - - - - - - - - - - Сер. X - X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - - - - 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.
1 28
• 57
Текст к ситуации Додаткова інформація. Прилади і приладдя: джерело напруги, вольтметр, мікроамперметр, реостат, автоматичний перемикач, конденсатори.
Короткі теоретичні відомості
Якщо конденсатор періодично заряджати і розряджати через звичайний мікроамперметр, період власних коливань рухомої системи якого набагато більший за час зарядки конденсатора, то відхилення стрілки мікроамперметра (яке не змінюється з часом) відповідатиме середньому значенню сили струму I.
Середній заряд, який протікає через мікроамперметр за час t, буде визначатися за формулою:
, (1) де , (2) звідки , Q - заряд конденсатора. , - частота перемикача, = 50 Гц. У даній роботі це співвідношення використовується для визначення електроємності конденсаторів. Конденсатор С, що досліджується (рис.1), заряджається через випрямляч до напруги U. Після цього автоматично діючий перемикач від'єднує одну з обкладок конденсатора від джерела напруги (1-2) і замикає обкладки конденсатора на мікроамперметр (1-3). При цьому конденсатор розряджається. Цикл "зарядка-розрядка" повторюється з частотою роботи перемикача (50 Гц). Опір мікроамперметра та електроємність конденсатора такі, що конденсатор встигає зарядитися (розрядитися) менше ніж за 0,01 с. Період власних коливань рухомої системи мікроамперметра значно більший.
Виставляючи за допомогою потенціометра R задану напругу U, значення якої контролюється вольтметром, і спостерігаючи покази мікроамперметра I, за формулою (2) визначають шукану електроємність конденсатора.
Порядок виконання 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.
Таблиця 1
№ п/п Конденсатор I Конденсатор II Паралельне з`єднання Послідовне з`єднання За формулою I1 U1 C1 I2 U2 C2 I' U' C'0 I" U" C"0 C' C" 1 - - - - - - - - - - - - X X 2 - - - - - - - - - - - - 3 - - - - - - - - - - - - Сер. X - X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - - - - 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.
1 30
• 58
Текст к ситуации Додаткова інформація. Прилади і приладдя: джерело напруги, вольтметр, мікроамперметр, реостат, автоматичний перемикач, конденсатори.
Короткі теоретичні відомості
Якщо конденсатор періодично заряджати і розряджати через звичайний мікроамперметр, період власних коливань рухомої системи якого набагато більший за час зарядки конденсатора, то відхилення стрілки мікроамперметра (яке не змінюється з часом) відповідатиме середньому значенню сили струму I.
Середній заряд, який протікає через мікроамперметр за час t, буде визначатися за формулою:
, (1) де , (2) звідки , Q - заряд конденсатора. , - частота перемикача, = 50 Гц. У даній роботі це співвідношення використовується для визначення електроємності конденсаторів. Конденсатор С, що досліджується (рис.1), заряджається через випрямляч до напруги U. Після цього автоматично діючий перемикач від'єднує одну з обкладок конденсатора від джерела напруги (1-2) і замикає обкладки конденсатора на мікроамперметр (1-3). При цьому конденсатор розряджається. Цикл "зарядка-розрядка" повторюється з частотою роботи перемикача (50 Гц). Опір мікроамперметра та електроємність конденсатора такі, що конденсатор встигає зарядитися (розрядитися) менше ніж за 0,01 с. Період власних коливань рухомої системи мікроамперметра значно більший.
Виставляючи за допомогою потенціометра R задану напругу U, значення якої контролюється вольтметром, і спостерігаючи покази мікроамперметра I, за формулою (2) визначають шукану електроємність конденсатора.
Порядок виконання 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.
Таблиця 1
№ п/п Конденсатор I Конденсатор II Паралельне з`єднання Послідовне з`єднання За формулою I1 U1 C1 I2 U2 C2 I' U' C'0 I" U" C"0 C' C" 1 - - - - - - - - - - - - X X 2 - - - - - - - - - - - - 3 - - - - - - - - - - - - Сер. X - X - X - X - - - Δcер. X - X - X - X - - - - 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.
1 32
• 59
Текст к ситуации Звіт.
Хід роботи.
Заповнення таблиці.
- 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.
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".