13 лаба. Измерение параметров ёмкостей
![]()
|
Министерство образования и науки Российской Федерации САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ ОТЧЕТ Тема: ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЁМКОСТЕЙ Цель работы: Определение импеданса, сдвига фаз и измерение емкости на разных частотах в резистивно-емкостной цепи. Переменный ток – это электрический ток, изменяющийся во времени. В общем понимании к переменному току относят различные виды импульсных, пульсирующих, периодических и квазипериодических токов. В технике под переменным током обычно подразумевают периодические или почти периодические токи переменного направления. Наиболее употребителен переменный ток, сила которого меняется во времени по гармоническому закону. Если к активному сопротивлению R приложено переменное напряжение U = Umcos(t), то текущий ток через это сопротивление по закону Ома будет равен ![]() Если переменное напряжение, изменяющееся по гармоническому закону, подано на конденсатор C, то в этой элементарной цепи конденсатор непрерывно перезаряжается (в цепи будет течь переменный ток), и при отсутствии падения напряжения в проводах напряжение на конденсаторе равно внешнему напряжению: ![]() Так как I = dq/dt, то ![]() Величина XC называется ёмкостным сопротивлением. Следовательно, через конденсатор может течь переменный ток тем больший, чем больше частота тока и емкость С. Для постоянного тока, т.е. у которого = 0, ёмкостное сопротивление становится бесконечно большим: постоянный ток не может течь через конденсатор. Поскольку рассматриваемые резистор и конденсатор соединены последовательно, эти токи равны между собой и равны общему току I, потребляемому схемой. Из данной диаграммы видно, что угол сдвига фаз теор можно найти так: ![]() Таким образом, измеряя амплитуды входного напряжения и напряжения на резисторе с учетом формул и учитывая, что действующие и амплитудные напряжения отличаются в одно и то же число (в ![]() ![]() Схема установки: ![]() Результаты измерений Таблица 1 – измерение напряжений и ёмкости в RC - цепи.
Таблица 2 – Измерение фазового сдвига в RC - цепи.
Формулы погрешностей прямых и косвенных измерений, примеры расчётов: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Графики зависимостей: 1) График зависимости импеданса цепи от частоты Z=Z(f): ![]() 2) Графики фазочастотных характеристик: ![]() 3) График амперочастотной характеристики, Im= Im(f): ![]() Итоговый результат: ![]() ![]() Вывод: В ходе выполнения лабораторной работы была вычислена емкость конденсатора ![]() |