Обработка результатов эксперимента. 1. По данным, полученным в результате измерений, определить электроёмкость конденсаторов C1, C2, C¢

1. По данным, полученным в результате измерений, определить электроёмкость конденсаторов C₁, C₂, C¢, C².

C¢ = ; C² = C₁ + C₂. (3)

2. С помощью формул (3) рассчитать значения C¢ и C² и занести их в таблицу.

3. Оценить абсолютную погрешность косвенных измерений электроёмкости и сделать окончательную запись результата в виде

C = C_СР ± DC.

Таблица

Разность потенциалов, В	U1 = …., B	U2 = ……., B
Конденсатор	С1	С2	C¢	C²	С1	С2	C¢	C²
Сила тока, А	№ п.п.
…
, А
S
ΔI, А (по Стьюденту)
ΔI, А (приборная)
ΔU, В (приборная)
Электроёмкость, Ф
Электроёмкость по формуле (3), Ф
Окончательная запись величины электроёмкости, Ф

Задание для самостоятельной работы

1. Проработать содержание методического указания по физике [4].

2. Вычислить по формуле = , где N = 10.

3. Вывести самостоятельно формулу для расчета ошибки косвенных измерений и сравнить ее с формулой (4):

. (4)

4. Рассчитать приборные значения DI_ПР и DU_ПР согласно указаниям [4], учитывая класс точности приборов.

5. Пользуясь методом Стьюдента (см. методические указания [4]) по данным, полученным для большей электроёмкости, рассчитать случайное значение DI_СЛ как при напряжении U₁, так и при напряжении U₂. Для расчёта использовать формулу:

DI_СЛ = aS, где S = .

Для нахождения коэффициента Стьюдента a значение доверительной вероятности (см. методические указания [4]) задает преподаватель, а само значение a находится по таблице, размещённой на стенде в лаборатории (или в указаниях [4]).

6. Определить величину абсолютной ошибки измерений силы тока ΔI = для последующей подстановки в формулу (4).

7. По формуле (4) определить относительную погрешность измерений для большей из электроемкостей как при напряжении U₁, так и при U₂.При этом отношение Df/f принять рав ным 0,1.

8. Рассчитать абсолютную погрешность измерений DC₁; окончательный результат записать в виде: C = C_СР ± DC.

По указанию преподавателя п.п. 1 – 8 могут выполняться и для конденсатора с другой электроёмкостью.

9. С помощью формулы (3) рассчитать электроёмкость батарей конденсаторов и сравнить их со значениями, полученными по формуле (2). Используя данные п. 6, сделать выводы о величине расхождений значений C¢ и C², полученных различными способами.

Контрольные вопросы

1. Что называется электрическим конденсатором?

2. Дайте определение электроёмкости уединенного проводника и конденсатора.

3. Укажите единицу измерения электроёмкости в СИ.

4. От чего зависит электроёмкость плоского конденсатора?

5. В чем заключается метод измерения электроёмкости в данной лабораторной работе?

6. Нарисуйте схему установки и укажите назначение в ней каждого элемента.

7. Какую роль играет реле в данной лабораторной работе?

8. Какое соотношение между периодом колебаний подвижной системы микроамперметра и периодом разрядки конденсатора должно выполняться в данной лабораторной работе?

9. Что называется силой тока?

10. Почему ток через микроамперметр можно рассматривать как постоянный?

11. Какая связь между зарядом, прошедшим через микроамперметр за время t, и силой тока?

12. Получите рабочую формулу для определения электроёмкости в данной работе.

13. Нарисуйте примерный график зависимости тока через амперметр от времени.

14. Запишите формулу для энергии электрического поля, созданного:

а) уединенным проводником

б) плоским конденсатором.

15. Запишите формулу для расчета электроёмкости батареи конденсаторов, соединенных:

а) последовательно;

б) параллельно.

16. Как изменится электроёмкость плоского конденсатора, если между его обкладками поместить тонкую пластину из проводника? Толщина пластины равна половине расстояния между обкладками.

17. Какой заряд проходит через микроамперметр в данной работе за одну минуту, если электроёмкость конденсатора 3 мкФ, а показания вольтметра 60 В?

18. Два последовательно соединенных конденсатора С₁ = 2 мкФ и С₂ = 4 мкФ подсоединены к источнику постоянного напряжения 120 В. Какова будет разность потенциалов на обкладках первого конденсатора?

19. Во сколько раз изменится электроёмкость плоского конденсатора, если между обкладками поместить пластину из диэлектрика с диэлектрической проницаемостью e ? Толщина пластины равна половине расстояния между обкладками конденсатора.

20. Укажите основные источники погрешности измерений в данной работе.

Список литературы

1. Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1979 - 2007. – Т. 2.

2. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики. – М.: Высш. шк., 2000 - 2003.

3. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высш. шк. 1974 - 2008.

4. Селезнёв В.А., Тимофеев Ю.П. Методические указания к вводному занятию в лабораториях кафедры физики. – М.: МИИТ, 2006. – 30 с.

5. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Физика». Работы 19, 27, 72, 74, 75. – М.: МИИТ. 2005. – 65 с.

Работа 75