Выполнение упражнений и обработка результатов измерений

Перед началом измерений следует ознакомиться с работой генератора сигналов и электронного осциллографа.

Задание 1. Изучение дифференцирующей цепи и измерение зависимости постоянной времени от сопротивления.

1. Соберите цепь согласно схеме, приведенной на рис. 4.9.

2. Установите тумблер Т в положение П₁.

3. Зарисуйте наблюдаемую осциллограмму напряжения , снимаемую с сопротивления (подключение к точкам «3» и «4»).

4. По осциллограмме определите значение и 7–10 значений , соответствующих моментам времени (точки следует брать в наиболее искривленных участках осциллограммы). Заполните таблицу 4.2.

Таблица 4.2

№ п/п	, В	, мс	, В

5. Постройте график зависимости от времени.

6. По полученному графику с использованием формулы (4.27) рассчитайте величину .

7. Отключите питание от платы и, подключив между клеммами «3» и «4» омметр, измерьте сопротивление .

8. Полученные значения и занесите в таблицу 4.3.

Таблица 4.3

№ п/п	, Ом	, мс

9. Изменяя значения в сторону уменьшения и увеличения , проведите измерения по п.п. 3–9 для 7–10 различных сопротивлений.

10. По данным таблицы 4.3 постройте график зависимости . Проверить справедливость формулы (4.8).

Задание 2. Изучение интегрирующей цепи и измерение зависимости постоянной времени от сопротивления.

1. Соберите цепь согласно схеме, приведенной на рис. 4.10.

2. Установите тумблер Т в положение П₂.

3. Для новой цепи выполните пункты 3–10, описанные в задании 1, с учетом того, что теперь на экране осциллографа будут осциллограммы напряжений , снимаемых с конденсатора (подключение к точкам «4» и «5»).

Контрольные вопросы

1. Что такое -цепи? Нарисуйте простейшую -цепь.

2. Что такое релаксационный процесс в электрических цепях?

3. Работа -цепи (установление тока) в режиме замыкания и размыкания.

4. График зависимости силы тока и напряжения от времени при релаксационных процессах.

5. Что такое постоянная времени -цепи ? Нарисовать графики зависимостей и для различных .

6. Сформулируйте законы Кирхгофа.

7. Какая цепь называется переходной? При каких условиях?

8. Какая цепь называется дифференцирующей (интегрирующей) и почему? Нарисуйте и объясните графики процессов.

9. Объясните работу экспериментальной установки.

10. Рассказать о методике определения постоянной времени релаксации.

Лабораторная работа № 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ

Цель работы: определение диэлектрической проницаемости материалов по измерению емкости плоского конденсатора.

Приборы и материалы: электронный осциллограф, звуковой генератор, универсальный лабораторный стенд, сменная плата с макетом лабораторной работы, набор диэлектрических пластинок.

Краткая теория

Емкость плоского конденсатора в системе СИ, как известно, вычисляется по формуле:

, (5.1)

где =8,85×10^-12 Ф/м – абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума, – относительная диэлектрическая проницаемость материала, – площадь обкладок плоского конденсатора, – расстояние между обкладками плоского конденсатора.

Зная геометрию конденсатора (т. е. площадь обкладок и расстояние между ними) и измерив его емкость, можно вычислить относительную проницаемость по формуле:

. (5.2)

В настоящей работе емкость конденсатора вычисляется по проводимости на переменном токе в схеме, приведенной на рис. 5.1.

Коэффициентом передачи называется отношение амплитуды напряжения на выходе к амплитуде напряжения на входе. В приложении 2 показано, что в представленной цепи коэффициент передачи равен:

. (5.3)

Отсюда емкость может быть определена по формуле:

. (5.4)

Таким образом, измеряя амплитуды входного и выходного напряжения и определяя по их отношению коэффициент передачи , можно вычислить емкость плоского конденсатора по формуле (5.4).