Ысқаша теориялық кіріспе.

ЛАБОРАТОРИЯЛЫҚ ЖҰМЫС

БАЛЛИСТИКАЛЫҚ ГАЛЬВАНОМЕТР КӨМЕГІМЕН КОНДЕНСАТОРДЫҢ ЭЛЕКТР СЫЙЫМДЫЛЫҒЫН АНЫҚТАУ

Жұмыстың мақсаты: баллистикалық гальванометр көмегімен конденсаторлардың және олардың әртүрлі жалғанған кездегі сыйымдылықтарын өлшеу әдістерін тәжірибеде игеру;

Құрал - жабдықтар: баллистикалық гальванометр, вольтметр, реостат-потенциометр, екі рет ауыстырып қосқыш, үш конденсатор және кернеу көзі.

ысқаша теориялық кіріспе.

Оңашаланған өткізгішке белгілі мөлшерде берген электр заряды өткізгіш бетінде - ға тең беттік тығыздықпен бөлінеді. Оңашаланған өткізгіштің потенциалы оның зарядына тура пропорционал. Оңашаланған өткізгіштің электр сыйымдылығы сан жағынан алғанда осы өткізгіштің потенциалын φ бір өлшемге арттыруға қажетті зарядқа тең,

Сөйтіп, оңашаланған өткізгіш үшін:

(1)

мұндағы С - электр сыйымдылығы.Оңашаланған өткізгіштің электр сыйымдылығы оның формасына және мөлшеріне байланысты, еске алатын жай, геометриялық жағынан осындай өткізгіштердің сыйымдылығы олардың сызықтық мөлшеріне тура пропорционал.

Бұл өткізгіштегі зарядтардың жайғасуының (бөлінуінің) өзара ұқсастығына, ал зарядтан өрістің белгілі нүктесіне деінгі ара қашықтықтың өткізгіштің сызықтық мөлшеріне тура пропорционалдығына байланысты.

Оқшауланған радиусы R-ге тең шардың «СИ» жүйесіндегі потенциалы мен электр сыйымдылығы мына формулалар бойынша анықталады:

(2)

(3)

Сыйымдылықтың өлшем бірлігіне өткізгішке 1 [Кл]-ға тең заряд бергенде оның потенциалы ІВ-ке өзгеретін өткізгіштің сыйымдылығы алынады. Сыйымдылықтың бұл өлшемі «СИ» жүйесінде фарада «Ф» деп аталады. Фарада - өте үлкен шама. Сондықтан тәжірибеде фараданың үлестеріне тең микрофарада /мкФ/ және пико /пкФ/ бірліктері пайдаланылады.

1Ф=10⁵ [мкФ]=10¹² [пкФ]

Егер өткізгіш оқшауланбаған болса, онда оның өткізгіш электр сыйымдылығы көп болады. Егер А өткізгішіне q берсек, оны қоршаған өткізгіштер ықпал әсерінен зарядталады, зарядталған А денесіне жақын жағында әр аттас, ал алыс алғанда аттас q зарядтары пайда болады, бұл өрісті әлсіретеді.

1-сурет

Сөйтіп, зарядталған өткізгішке /А/ кез келген денені /В, С/ жақындатқанда өткізгіш потенциалы абсолют шамасы бойынша азаяды. /І/ формулаға сәйкес бұл өткізгіш сыйымдылығының артатындығының айғағы болады.Тудыратын электростатикалық өрісті кеңістіктің шектелген бір бөлігіне жинақталған таңбалары қарама-қарсы, шамалары тең зарядтары бар екі өткізгіштер жүйесін конденсатор, ал өткізгіштерді конденсаторлардың астарлары деп атайды.

Конденсаторларға оның астарларында жинақталған зарядтар туғызатын өріс толығымен конденсатордың ішінде шоғырланатындай форма беруге болады. Бұл шартты бір-біріне жақын орналастырылған екі пластинка, екі бірінің ішіне бірі енгізілген /коаксалды/ цилиндр және екі концентрлі сфералар қанағаттандырады. Осыған сәйкес конденсаторлар жазық, цилиндрлі және сфералық болады.

Конденсатордың сыйымдылығы дегеніміз q зарядқа тура және астарлары арасындағы потенциалдар айырмасына (φ₁ - φ₂ ) кері пропорционал болатын физикалық шама:

(4)

мұндағы q - астардың біреуіндегі заряд, φ₁ - φ₂= U - астарлар арасындағы потенциалдар айырымы. Электр сыйымдылығын көбейту үшін конденсаторларды параллель жалғайды.

(5)

Конденсаторларды тізбектей жалғағанда қорытқы электр сыйымдылық С, конденсаторлар батареясына кіретін ең іші сыйымдылықтан әр уақытта аз болады.

(6)

Баллистикалық гальванометр магнитэлектрлік жүйелі гальванометрдің бір түріне жатады. Ол өзінің рамасының өзіндік тербеліс периодынан аз уақыт аралығында тізбек арқылы өтетін электр мөлшерін өлшеу үшін қолданылады. Баллистикалық гальванометрдің қалыпты магнитоэлектрлік жүйелі гальванометрден айырмашылығы оның қозғаламалы жүйесінің инерция моментін жасанды ұлғайтуында. Баллистикалық гальванометр стрелкасының ауытқуы одан ағатын электр мөлшеріне тура пропорционал болады.

2-сурет.

Конденсаторлардың сыйымдылығын анықтау үшін 2-суреттегі схеманы пайдаланады. Мұнда Е - кернеу көзі, R -потенциометр, V -вольтметр, C -конденсатор, K₁ - екі рет ауыстырып қосқыш, ол конденсаторды потенциометрге немесе баллистикалық G гальванометрге қосуға мүмкіндік береді.

Егер Д тізбегінде кернеу туғызсақ және конденсаторды зарядтасақ, содан кейін конденсаторды гальванометрмен қоссақ, конденсатор гальванометр арқылы разрядталады. Зарядты дәлірек өлшеу үшін, гальванометрді жұмыс алдында градуировкалайды.

Осы мақсатпен белгілі шекке дейін зарядталған, анықталған сыйымдылығы С_э бар эталон конденсатор гальванометр арқылы разрядталады. Осы заряд шамасы формула бойынша есептеледі:

(7)

мұндағы Q -заряд, C_Э - эталонды сыйымдылық, U - конденсаторларға берілген кернеу.

Қозғалғыш Д тетігі арқылы U -ді өзгерте отырып, гальванометр арқылы шамасы әртүрлі зарядтар өткізеді, оларға сәйкес гальванометрдің көрсетуін n алып отырады, сөйтіп гальванометр барлық шкаласы бойынша градуировкаланады.

Өлшеудің нәтижесінде градуировкалайтын график жасалады. Ол үшін абсцисса Х осіне n гальванометр көрсетуін, ал ордината Y осіне, n -нің әрбір мәндеріне сәйкес Q салынады. Кейіннен бұл градуировкалық қисық гальванометр рамасының бұзылуына сәйкес келетін гальванометр арқылы ағатын заряд анықтауға пайдаланылады.