Методика проведения эксперимента. Полученные теоретические зависимости напряжения на конденсаторе при его разряде или

Полученные теоретические зависимости напряжения на конденсаторе при его разряде или заряде могут быть проверены экспериментально. Для этого следует измерить значения напряжения в разные моменты времени и результаты измерений изобразить в виде точек на координатной плоскости XOY, где Х=t, (операция линеаризации функции). Если экспериментальные точки в пределах точности измерений ложатся на прямую (рис. 5), то это подтверждает зависимости (14) и (16).

Рис. 5.

Экспериментальная зависимость

Для расчета ёмкости конденсатора можно воспользоваться полученным графиком. Для этого необходимо на линейном участке выбрать приращение Δt и найти соответствующее ему приращение , а затем воспользоваться формулой (17):

(17)

Для наблюдения процессов зарядки и разрядки конденсатора на осциллографе необходимо периодически подключать и отключать конденсатор от источника. Для этого можно использовать генератор прямоугольных импульсов. Период следования импульсов выбирается исходя из условия Т_имп ≈ 4-6 τ.

Для исследования процессов зарядки и разрядки конденсатора используется модульный учебный комплекс МУК-ЭМ1(2).

Электрическая схема представлена на рис. 6. В качестве источника прямоугольного напряжения используется генератор ГН1. В качестве измерительного прибора используется осциллограф ОЦЛ2. Постоянный резистор и исследуемый конденсатор располагаются в стенде с объектами исследования С3-ЭМ01.

Рис. 6.

Принципиальная схема установка

Порядок выполнения работы:

1. Собрать электрическую схему рис. 6. На экране осциллографа получить изображение сигнала заряда и разряда конденсатора.

2. Перерисовать осциллограмму. Сравнить процессы разряда и заряда конденсатора. По осциллограмме измерить значение U₀. На участке разряда конденсатора для 5-6 отсчетов времени найдите значения .

3. По полученным результатам построить график зависимости от t. Убедится, что в пределах точности измерений, экспериментальные точки ложатся на прямую.

4. Оценить ёмкость конденсатора по формуле (8).

5. Провести аналогичную процедуру измерений и расчётов, изменив сопротивление цепи R. Сопоставит полученные Вами значения ёмкости С.

Контрольные вопросы:

1. Устройство конденсатора, его основные параметры, типы.

2. Что называется электроемкостью, единицы измерения электроемкости. Виды конденсаторов и формулы емкости их определяющие.

3. Какова роль диэлектрического слоя в конденсаторе.

4. Как определяется емкость параллельно и последовательно соединенных конденсаторов.

5. На чем основан метод определения емкости конденсатора в данной работе? Что происходит с емкостью в процессе разрядки.

6. Приведите примеры использования энергии заряженного конденсатора.

7. Вывести формулу энергии конденсатора, назвать и дать определение всех физических величин входящих в данную формулу.

Литература

1. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. – М.: Наука, 1989г, т.2

2. Детлаф А.А., Яворский В.М. Курс физики.- М.: ВШ, 1989, т.2.

1. Савельев И.В. Курс общей физики.- М.: Наука,1989, т.2

2. Бурсиан Э.В. Физические приборы.- М.: Просвещение,1984.

5. Комиссаров В.С. Методические указания к лабораторным занятиям по физике. 1998.

6. Андрейчик М.В. Учебно – методическое пособие по физике по курсу «Электричество» 2002.

7. Евсина Е.М., Соболева В.В. Учебно – методическое пособие к лабораторным работам по физике раздел «Электричество». – Астрахань, АИСИ, 2004 – 75 с. .