Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ



Цель работы:определение емкости конденсатора и системы (батареи) конденсаторов в зависимости от способа их соединения.

Приборы и принадлежности: стабилизированный источник тока, позволяющий изменять силу тока при постоянном напряжении на выходе U=43 В, прибор для измерения силы тока (микроамперметр), секундомер, два конденсатора, переключатели.

 

Основные положения

Электрическая емкость С характеризует способность проводника накапливать заряды. Электроемкость проводника зависит от его формы, геометрических размеров и свойств диэлектрика вокруг проводника. Сообщенный проводнику заряд q распределяется по его поверхности так, что потенциал j во всех точках проводника одинаковый, а напряженность электрического поля внутри проводника Е = 0.

Электроемкостью проводника называют величину (1).

Она показывает, какой заряд необходимо поместить в проводник для того, чтобы его потенциал изменился на 1В.

Конденсатор (система двух проводников, расположенных вблизи друг от друга) характеризуется емкостью (2),

где φ1 и φ2 - потенциалы обкладок конденсатора; U = φ1 - φ2 – напряжение между обкладками.

Величина емкости определяется геометрией конденсатора (формой и размерами обкладок и величиной зазора между ними), а также диэлектрическими свойствами среды, заполняющей пространство между обкладками.

Расчет емкости удобно проводить, используя связь между напряженностью и потенциалом: .

Так как , то, задавая напряженность поля Е между двумя параллельными пластинами, их площадь S и расстояние между ними , можно получить емкость плоского конденсатора: (3).

Аналогично: емкость сферического конденсатора ; емкость цилиндрического конденсатора: .

Энергия заряженного конденсатора может быть определена как полная работа, совершаемая электрическими силами за время разряда

.

Следует помнить, что при параллельном соединении конденсаторов общим является напряжение, поэтому .

Суммарный заряд на батарее q = Σqi = UΣCi , следовательно, емкость батареи , т.е. Спар = С1 + С2 + С3 + … (4).

Емкость батареи конденсаторов, соединенных параллельно, равна сумме емкостей отдельных конденсаторов. В этом случае напряжение на каждом конденсаторе равно напряжению на батарее, и допустимое напряжение батареи будет таким же, как и одного конденсатора.

При последовательном соединении конденсаторов одинаковым для них является заряд, равный полному заряду батареи, поэтому

.

Напряжение же батареи равно сумме напряжений на отдельных конденсаторах, т.е. ,

поэтому емкость батареи определяется из формулы: (5).

При последовательном соединении конденсаторов суммируются обратные величины емкостей. В этом случае напряжение на каждом конденсаторе будет меньше напряжения на батарее, поэтому допустимое рабочее напряжение будет больше, чем у одного конденсатора.

Значение емкости конденсатора С и ее относительная погрешность обычно указаны на самом конденсаторе. Например, если написано: 0,1мкф ± 10%, то С=0,1мкф, εс = 10%, ΔC/C = 0,1, ΔC = 0,01мкф.

Описание установки

Электрическая схема установки представлена на рис.1

Система переключателей позволяет подключить к источнику питания либо конденсатор C1 – ключ К1 замкнут; либо конденсатор С2 – ключ К2 замкнут; либо оба конденсатора параллельно- ключи К1 и К2 замкнуты (при этом во всех случаях ключ К3 в положении А), либо оба конденсатора последовательно – ключи К1 и К2 замкнуты; ключ К3 в положении В.

КС – кнопка, которая одновременно размыкает цепь в данном месте и включает секундомер. При этом подключаются конденсаторы к источнику тока, а ток заряда постепенно уменьшается от установленной ранее величины I до нуля. В этот момент надо отпустить кнопку КС и выключить секундомер. Измеренное время - время зарядки конденсатора t. Знание силы тока I и времени зарядки конденсатора t позволяет определить величину заряда q = It (6), а затем и емкость конденсатора (7).




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.