Порядок выполнения работы. 1. Включите в розетку сети 220 В штепсель питания осветителя гальванометра, убедитесь в положении светового зайчика на нулевом делении шкалы прибора.

1. Включите в розетку сети 220 В штепсель питания осветителя гальванометра, убедитесь в положении светового зайчика на нулевом делении шкалы прибора.

2. Подсоедините батарейку в качестве источника ЭДС к соответствующим клеммам установки и замкните ключ K₁. Вольтметр V должен показать наличие напряжения.

3. Соедините конденсаторы C₁ и C₂ параллельно и подключите их к средним клеммам ключа K₂.

4. Зарядите конденсаторы, переведя ключ K₂ в левое положение.

5. Разрядите конденсаторы на баллистический гальванометр, переведя ключ K₂ в правое положение, и зафиксируйте максимальное отклонение светового зайчика.

6. С помощью потенциометра R установите такое напряжение, чтобы отклонение зайчика при параллельном соединении конденсаторов было наибольшим (“на всю шкалу”). Установленное напряжение во всех дальнейших опытах остается постоянным.

7. Проведите 5 опытов с параллельно соединенными конденсаторами и результаты занесите в таблицу 1.

Таблица 1 (параллельное соединение)

№п/п	ni(дел)	nср	Δni	Δ2ni	Sp	Δn

8. Соедините конденсаторы C₁ и C₂ последовательно и подключите их к средним клеммам ключа K₂. Проведите 5 опытов с последовательно соединенными конденсаторами и результаты занесите в таблицу 2.

Таблица 2 (последовательное соединение)

№п/п	ni(дел)	nср	Δni	Δ2ni	Sp	Δn

9. Подключите конденсатор C₁ к средним клеммам ключа K₂. Проведите 5 опытов и результаты занесите в таблицу 3.

Таблица 3 (С₁)

№п/п	ni(дел)	nср	Δni	Δ2ni	Sp	Δn

10. Подключите конденсатор C₂ к средним клеммам ключа K₂. Проведите 5 опытов и результаты занесите в таблицу 4.

Таблица 4 (С₂)

№п/п	ni(дел)	nср	Δni	Δ2ni	Sp	Δn

11. Подключите конденсатор C₀ к средним клеммам ключа K₂. Проведите 5 опытов и результаты занесите в таблицу 5.

Таблица 5 (С₀)

№п/п	n0i(дел)	n0ср	Δn0i	Δ2n0i	Sp	Δn0

12. Рассчитайте средние значения n_ср. по формуле

n_ср. = = ,

где p – число опытов, и заполните оставшиеся столбцы всех таблиц, используя формулы:

Δn_i = n_i – n_ср.; S_p = ; Δn = α_p S_p,

где α_p = 2,8 – коэффициент Стьюдента для пяти измерений.

13. По формуле (3) рассчитайте средние значения С₁, С₂, С_пар и С_посл.

14. Рассчитайте относительные и абсолютные погрешности величин С₁, С₂, С_пар и С_посл(формулы приводятся без вывода):

, .

15. Запишите окончательные результаты:

С₁ = С_{1 ср} ± ΔС₁;

С₂ = С_{2 ср} ± ΔС₂;

С_пар = С_{пар ср} ± ΔС_пар;

С_посл = С_{посл ср} ± ΔС_посл.

16. Для проверки формул (1) и (2) убедитесь в приближенном выполнении равенств:

Контрольные вопросы

1. Что такое конденсатор? Какие бывают конденсаторы?

2. Что называется емкостью конденсатора? В чем она измеряется?

3. Напишите формулу емкости плоского конденсатора.

4. Какую роль играет диэлектрик в конденсаторе?

5. Для чего нужны конденсаторы? Где они используются?

6. Как ведут себя заряды, напряжения и емкости батарей при параллельном и последовательном соединении конденсаторов?

7. Какой наибольший заряд можно поместить на пластины конденсатора? Что нужно знать для ответа на этот вопрос?

8. Почему напряжение на пластинах заряженного конденсатора нельзя просто измерить с помощью обычного вольтметра?

9. На чем основан используемый в данной работе метод измерения емкости конденсатора?

10. Изобразите наибольшее возможное число различных способов соединения четырех одинаковых конденсаторов.

11. Имеются три одинаковых конденсатора. Как их нужно соединить, чтобы:

а) заряд на обкладках батареи был наибольшим;

б) напряжение на батарее было наибольшим?

12. Каким образом можно повысить точность измерения емкости конденсатора в данной работе?

13. Чем определяются предельные значения емкостей конденсаторов (наибольшее и наименьшее), которые могут быть измерены на данной установке? Можно ли расширить эти пределы?

14. Укажите названия и назначения отдельных элементов схемы.

15. Как изменится емкость плоского воздушного конденсатора, если его геометрические размеры увеличить в 10 раз?

16. Два одинаковых конденсатора соединены последовательно. Как изменится емкость этой батареи, если расстояние между пластинами одного конденсатора в два раза увеличить, а расстояние между пластинами другого конденсатора в два раза уменьшить?

17. Почему конденсаторы не используются в качестве источника энергии, например, в автомобилях?

Литература

1. Савельев И.В., Курс общей физики, М.: Наука, 1982, Т.2, стр. 84-86.

2. Савельев И.В., Курс физики, М.: Наука, 1989, Т.2, стр. 82-86.

3. Савельев И.В., Курс общей физики, М.: Лань, 2005, Т.2.

4. Бондарев Б.В., Калашников Н.П., Спирин Г.Г., Курс общей физики, М.: Высшая школа, 2003, Т.2, стр. 85-89.

5. Детлаф А.А., Яворский Б.М., Курс физики, М.: Высшая школа, 1999, стр. 222-226.

6. Трофимова Т.И., Курс физики, М.: Высшая школа, 2001, стр. 174-177.

7. Зисман Г.А., Тодес О.М., М.: Наука, 1967, Т.2, стр. 76-84.

8. Грабовский Р.И., Курс физики, М.: Лань, 2004, стр. 112-113.