Главная страница
Навигация по странице:

  • II

  • Квазистационарные процессы.

  • Конденсатор

  • Термостимулированный ток

  • Основные законы и соотношения

  • III Схема установки

  • IV

  • Погрешности прямых измерений ΔU = 0,01 ВΔt = 0,01 с VI

  • VII

  • Формулы погрешностей косвенных измерений

  • 2. Зависимость силы тока от времени

  • Рис. 2 Окончательные результаты

  • IX

    		•

    отчет лаба3. I Цель работы


    Скачать 168.1 Kb.
    НазваниеI Цель работы
    Дата20.04.2022
    Размер168.1 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаотчет лаба3.docx
    ТипДокументы
    #486861

    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:

     
    V-вольтметр

    С-конденсатор

    R-резистор

    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

    t, c
    6
    15
    23
    27
    32
    36
    41
    45
    50
    60

    Uc, В
    8,58
    11,44
    12,11
    12,30
    12,36
    12,44
    12,46
    12,48
    12,48
    12,55

    Uc теор, В
    9,05
    12,03
    12,46
    12,51
    12,54
    12,54
    12,55
    12,55
    12,55
    12,55


    Таблица 2: Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его разряда

    U0 =12,55В С =470мкФ R =10 КОм

    t, c
    3
    9
    12
    16
    24
    28
    32
    36
    43

    Uc, В
    11,13
    2,12
    1,47
    0,78
    0,26
    0,14
    0,09
    0,06
    0,03

    Uc теор, В
    6,63
    1,85
    0,98
    0,42
    0,08
    0,03
    0,01
    0,01
    0,00


    Таблица 3: Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его разряда через искомое входное сопротивление вольтметра Rв

    Uнач* =11,98, С =470мкФ

    № изм
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13

    t, c
    12
    29
    90
    180
    260
    320
    380
    452
    501
    562
    636
    703
    792

    Uc, B
    12,65
    11,59
    12,48
    12,27
    12,15
    11,98
    11,87
    11,76
    11,64
    11,52
    11,37
    11,26
    10,95

    Пара номеров для расчетов
    1 и 7
    2 и 8
    3 и 9
    4 и 10
    5 и 11
    6 и 12
    7 и 13
    8 и 1
    9 и 13
    10 и 5
    11 и 2
    12 и 4
    13 и 5

    Rв, МОм
    12,3
    11,4
    11,4
    11,6
    10,9
    13,3
    13,1
    11,9
    10,6
    11
    11,6
    12,1
    11,5


    Таблица 4: Зависимость напряжения на конденсаторе от времени

    после его разряда закорачиванием

    U0 =11,25В С =470мкФ R =10 кОм


    t, c
    4
    11
    15
    20
    25
    51
    80
    138
    234
    378

    Uc, мB
    11,2
    8,3
    7,7
    7,2
    6,7
    5,2
    4,0
    2,9
    1,9
    1,2

    I, нА
    1120,00
    830,00
    770,00
    720,00
    670,00
    520,00
    400,00
    290,00
    190,00
    120,00



    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.

    написать администратору сайта