отчет лаба3. I Цель работы
![]()
|
I Цель работы: 1. Определение постоянной времени RC-цепи. 2. Определение входного сопротивления вольтметра путем измерения разрядных характеристик конденсатора. 3. Оценка величины заряда, не связанного с поляризацией диэлектрика в конденсаторе. II Краткое теоретическое содержание: В работе изучается явление накопления и релаксации заряда. Основные определения: Квазистационарные процессы. Если время τ распространения электромагнитного возмущения от одной точки цепи к другой много меньше длительности процессов, происходящих в цепи, то можно считать, что в каждый момент времени сила тока одинакова во всех последовательно соединенных участках цепи. Процессы такого рода в электрических цепях называются квазистационарными. Конденсатор – двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Емкость– характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд. Диэлектрик – вещество, практически не проводящее электрический ток. Электрет – диэлектрик, длительное время сохраняющий поляризованное состояние после снятия внешнего воздействия, которое привело к поляризации (или заряжению) этого диэлектрика, и создающий в окружающем пространстве квазипостоянное электрическое поле. Термостимулированный ток - это ток, генерируемый диэлектриком при его нагревании. RC-цепь — электрическая цепь, состоящая из конденсатора и резистора. Основные законы и соотношения: 1. Правило Кирхгофа. ![]() ![]() ![]() 2. Зависимость зарядного тока от времени в соответствии с законом Ома имеет вид: ![]() 3. Разрядный ток в соответствии с законом Ома ![]() III Схема установки:
IV Основные расчетные формулы: 1. Расчет теоретического значения напряжения на конденсаторе Uc в процессе заряда: ![]() Где U0 – э.д.с. источника питания, В t – время, с R – сопротивление цепи, Ом C – емкость конденсатора, Ф 2. Расчет теоретического знчения напряжения на конденсаторе Uc в процессе разряда: ![]() Где Uнач – начальное напряжение конденсатора 3. Значение постоянной времени RC-цепи τ: ![]() 4. Расчет сопротивления вольтметра Rв: ![]() 5. Ток разряда конденсатора I: ![]() 6. Оставшийся в диэлектрике заряд Qост: ![]() Где S – площадь фигуры под графиком, м2 I1, t1 – масштабы по осям 7. Полный заряд заряженного конденсатора Q: ![]() VФормулы погрешностей косвенных измерений: Погрешность измерения сопротивления вольтметра: ![]() Погрешности прямых измерений ΔU = 0,01 В Δt = 0,01 с VI Таблицы с результатами измерений и вычислений: Таблица 1:Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его заряда U0 =12,1В С =470мкФ R =10 КОм
Таблица 2: Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его разряда U0 =12,55В С =470мкФ R =10 КОм
Таблица 3: Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его разряда через искомое входное сопротивление вольтметра Rв Uнач* =11,98, С =470мкФ
Таблица 4: Зависимость напряжения на конденсаторе от времени после его разряда закорачиванием U0 =11,25В С =470мкФ R =10 кОм
VII Примеры вычислений: 1. Расчет теоретического значения напряжения на конденсаторе Uc в процессе заряда(опыт 1): ![]() 2. Расчет теоретического знчения напряжения на конденсаторе Uc в процессе разряда(опыт 1): ![]() 3. Значение постоянной времени RC-цепи τ: ![]() 4. Расчет сопротивления вольтметра Rв(опыт 1): ![]() ![]() 5. Ток разряда конденсатора I(опыт 1): ![]() 6. Оставшийся в диэлектрике заряд Qост: ![]() 7. Полный заряд заряженного конденсатора Q: ![]() Формулы погрешностей косвенных измерений Погрешность измерения сопротивления вольтметра: ![]() VIIIГрафический материал: 1. Зависимость напряжения конденсатора от времени ![]() Рис. 1 2. Зависимость силы тока от времени ![]() ![]() Рис. 2 Окончательные результаты Сопротивление вольтметра: ![]() Теоретическое значение постоянной времени: τ = 4,70 с Экспериментальное значение постоянной времени: τ = 4, 71 с Остаточный заряд конденсатора: Qост = 105 нКл Полный заряд конденсатора: Q = 5,69 мКл IX Вывод: 1. В данной работе была определена экспериментальным и теоретическим путем постоянная времени RC-цепи. Значение полученное экспериментальным путем незначительно отличается от теоретического, следовательно, можно судить о малой погрешности. 2. Было экспериментально определено входное сопротивление подключенного в цепь 3. Было найдено значение полного и остаточного зарядов конденсатора. Значение полного заряда отличается от остаточного в 107, следовательно возможный остаточный заряд в диэлектриках, используемых при конденсаторостроении пренебрежимо мал. |