лаба 3. Исследование процессов заряда и разряда конденсаторов
 Скачать 165.67 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ  федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра общей и технической физики Отчет по лабораторной работе №3 По дисциплине физика (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану) Тема: «Исследование процессов заряда и разряда конденсаторов» Выполнил: студент гр. ______________ / / (подпись) (Ф.И.О.) Проверил: _____________ / / (должность) (подпись) (Ф.И.О.) Санкт-Петербург 2021 год Цель работы: 1. Экспериментальная проверка экспоненциального характера процессов заряда и разряда конденсатора. 2. Экспериментальное определение постоянной времени RC-цепи. Явление изучаемое в работе: накопление и релаксация заряда. Краткое теоретическое содержание: Определения: Электрический ток— направленное движение электрически заряженных частиц, например, под воздействием электрического поля. Такими частицами могут являться: в проводниках — электроны, в электролитах — ионы (катионы и анионы), в полупроводниках — электроны и дырки (электронно-дырочная проводимость). Блок питания (БП)— устройство, предназначенное для формирования требуемого потребителю (нагрузке) напряжения (при заданном токе нагрузки), как при питании его от электрической сети, так и от других источников питания. Мультиметр— измерительный прибор, объединяющий в себе несколько функций. В минимальном наборе это вольтметр, амперметр и омметр. Вольтметр— измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии. Конденсатор— двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Электрическая ёмкость— характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд. Измеряется в Фарадах  Электрический заряд— это связанное с телом свойство, позволяющее ему быть источником электрического поля и участвовать в электромагнитных взаимодействиях. Диэлектрик (изолятор)— материал, плохо проводящий или совсем не проводящий электрический ток. Законы и соотношения, на основании которых выведена расчетная формула: Закон Ома для участка цепи: Сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку, и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению этого участка.  Пояснение к физическим величинам: Сопротивление: [R] = 1Ом - скалярная физическая величина, характеризующая свойства проводника и равная отношению напряжения на концах проводника к силе электрического тока, протекающему по нему. Сила тока: [I] =1А -скалярная величина, численно равная заряду q, протекающему в единицу времени t, через сечение проводника. Напряжение: [U]=1В - отношение работы электрического поля при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B к величине пробного заряда. Второе правило Кирхгофа:  [ℰ] = 1[B]- физическая величина, характеризующая действие сторонних сил. Схема установки:  Рисунок 1 – Схема экспериментальной установки Основные расчетные формулы:  - постоянная времени RC; - в процессе зарядки; - в процессе разрядки; - угол наклона к осиИзмерение кривой заряда и разряда различных конденсаторов Таблица 1  XТаблица 2  Таблица 3  Таблица 4  Таблица 5  Таблица 6        C = 470 мкФ, R = 100 кВ C = 470 мкФ, R = 1 МВ C = 22 мкФ, R = 100 МВ Графики заряда и разряда в полулогарифмическом масштабе   C = 470 мкФ, R = 100 кВ  ;    C = 470 мкФ, R = 1 МВ  ;    C = 22 мкФ, R = 100 МВ  ; Примеры расчетов:      Погрешности прямых измерений:   Относительные погрешности:   Вывод: в ходе лабораторной работы были получены значения напряжения на конденсаторе экспериментальным и теоретическим путем с погрешностью 5.5%. Значит, работа выполнена корректно. Время τ вычислено из графика разряда конденсатора в полулогарифмическом масштабе с погрешностью 6,1% |