Упражнение 2. Измерение емкости конденсаторов

Из формулы (11) следует, что

,

где Z₂ и R – соответственно полное и активное сопротивление цепи.

В случае, когда напряжение U_эфф измеряется непосредственно на обкладках конденсатора, можно считать, что активное сопротивление в цепи отсутствует (R = 0), поэтому:

. (15)

Рис.2.

Для определения Z₂ поступают следующим образом: соединяют последовательно измеряемый конденсатор C, амперметр А и реостат r и подключают их к средним клеммам ключа К (рис.2). Параллельно конденсатору присоединяют вольтметр. Реостат служит здесь лишь предохранителем на случай пробоя или короткого замыкания обкладок конденсатора и должен быть включен на максимальное сопротивление.

Порядок выполнения.

Замыкают ключ на переменный ток и отсчитывают по прибору силу тока I_эфф и напряжение U_эфф. Определив Z₂ по формуле

подставляют это значение Z₂ в формулу (15) и вычисляют С. Измерения производят сначала отдельно для каждого из двух конденсаторов, а затем при параллельном и последовательном их соединении, проверяя тем самым формулы соединений конденсаторов.

Упражнение 3. Проверка полного закона Ома для переменного тока.

Из формулы (11) для случая последовательно включенных сопротивления, индуктивности и ёмкости имеем:

, (16)

. (17)

Рис.3.

Для проверки этой формулы в цепь переменного тока включают последовательно: катушку индуктивности с известным активным сопротивлением R и индуктивностью L, конденсатор с известной емкостью С, реостат r и амперметр А (рис.3). Параллельно части цепи, содержащей катушку и конденсатор, подключают вольтметр V.

Порядок выполнения.

Установив реостат на максимум сопротивления, замыкают ключ К на переменный ток. Изменяя затем сопротивление реостата, добиваются достаточных показаний приборов и производят отсчет I_эфф и U_эфф. Полученные результаты подставляют в правую часть формулы (16) и вычисляют R. С другой стороны, значение R определяется из формулы (17) по известным величинам R, L, С.

Полученные результаты сравнивают для проверки справедливости формулы полного закона Ома для переменного тока. Отчет по задаче представляют в виде таблицы измеренных и вычисленных величин сопротивлений участков цепи для переменного тока.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Вывести выражение для величин индуктивного и емкостного сопротивления.

2. Начертить векторную диаграмму напряжений для последовательного соединения сопротивления, емкости и индуктивности.

3. Сформулировать закон Ома для переменного тока.

4. Чему равна разность фаз между током и полным напряжением в цепи (рис.3)? Чему равна разность фаз между напряжением на емкости и индуктивности?

Рекомендуемая ЛИТЕРАТУРА.

1. Калашников С.Г. Электричество. - М.: Наука, 1970.

2. Фриш С.Э., Тимофеева А.В. Курс общей физики. Т.2.-М.: Физматгиз, 1962.

3. Руководство к лабораторным занятиям по физике. Под ред. Л.Л.Гольдина. - М.: Наука, 1973.

4. Практикум по общей физике. Под ред. проф. В.Ф.Ноздрева. - М.: Просвещение, 1971.

5. Савельев И.В. Курс физики, т.II, Электричество. - М.: Наука, 1973.

6. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. – М.: Высшая школа, 1983.

7. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Электричество. – М.: Наука, 1983.

физический практикум

«электричество и магнетизм» часть 1

Учебно-методические рекомендации

для студентов физического факультета

Михеев Владимир Александрович

Монтанари Сергей Георгиевич

Дубов Владимир Петрович

Печать офсетная

Подписано в печать _________________ Заказ №_____________

Объем __________ п.л. Тираж _________________ экз.

Издательство Тюменского государственного университета

625003, г. Тюмень, ул. Семакова, 10

лаборатория

«электричество и магнетизм»