Порядок выполнения работы. Задание 1. Определение величины постоянного напряжения

Задание 1. Определение величины постоянного напряжения.

1. Электрическая схема работы представлена на рис. 5. После получения допуска у преподавателя можно проводить измерения.

2. Отключить генератор развертки осциллографа, нажав клавишу ВХ_х. Включить осциллограф в сеть. Рукоятками управления лучом вдоль осей X и Y вывести световое пятно в центр координатной сетки. Рукоятками фокусировки и яркости добиться четкого изображения пятна.

Рис. 5

3. Установить движок потенциометра в заданное преподавателем положение.

4. Замкнуть ключ К. Подобрать, нажимая соответствующие клавиши шкалы чувствительности осциллографа, цену деления γ координатной сетки так, чтобы отклонение светового пятна было наибольшим в пределах экрана.

5. Зарисовать полученную на экране осциллографа «картинку».

6 Определить число n делений координатной сетки, на которое отклонится световое пятно.

7. Используя формулу (1), определить значение измеряемого напряжения.

8. Разомкнуть ключ К и поменять местами проводники на входе осциллографа. Замкнуть ключ К. Зарисовать и объяснить изменения в отклонении светового пятна.

Задание 2. Определение амплитудного значения переменного тока.

1. Используя ключ К, заменить источник постоянного тока источником переменного тока.

2. Проделать пп. 3 — 7 задания 1.

Задание 3. Определение формы исследуемого сигнала.

1. Используя схему задания 2, включить генератор развертки осциллографа, нажав клавишу «10 — 100 Гц».

2. Вращением регулятора «плавно» добиться устойчивого изображения сигнала на экране.

3. Зарисовать форму сигнала на экране осциллографа.

4. Зная частоту переменного напряжения (f = 50 Гц), определить частоту генератора развертки.

Контрольные вопросы

1. Для чего может служить электронный осциллограф?

2. Как регулируются яркость и фокусировка электронного луча?

3. Почему при подключении постоянного напряжения происходит смещение светового пятна на экране осциллографа?

4. Что такое чувствительность осциллографа?

5. Почему при изменении полярности постоянного напряжения на входе осциллографа световое пятно на экране отклоняется в противоположную сторону?

6. Почему при подключении переменного напряжения на экране осциллографа наблюдается светящаяся линия?

7. Для чего служит генератор развертки?

Лабораторная работа 2-3

Определение емкости конденсатора

Методом баллистического гальванометра

Цель работы:	определить емкости конденсаторов и их соединений.
Оборудование:	баллистический гальванометр, реостат, переключатель, вольтметр, источник питания, батарея конденсаторов.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Конденсатор — система из двух или более проводников (обкладок), разделенных диэлектриком, обладающая способностью накапливать электрические заряды. Основной характеристикой конденсатора является его электрическая емкость С. Емкость определяется отношением заряда +q на обкладке конденсатора к напряжению между обкладками U:

. (1)

В СИ единицей электроемкости является фарада: 1Ф = 1 Кл/В. Величина электроемкости зависит от формы и размеров конденсатора, диэлектрических свойств материала, заполняющего пространство между обкладками, и не зависит от заряда и напряжения на конденсаторе.

Пример. Плоский конденсаторсостоит из двух плоскопараллельных металлических пластин, линейные размеры которых много больше расстояния между ними. Емкость такого конденсатора определяется по формуле:

, (2)

где S — площадь пластины; d— расстояние между пластинами; ε — диэлектрическая проницаемость материала, заполняющего пространство между пластинами; ε₀ — электрическая постоянная.

Конденсаторы объединяют в батарею, соединяя их параллельно (рис. 1) или последовательно (рис. 2).

В случае параллельного соединения все конденсаторы заряжаются до одной и той же разности потенциалов U, но заряды на них могут быть различными. Если емкости конденсаторов равны С₁, С₂,..., С_n, то из формулы (1) следует, что заряды на них будут равны:

q₁= C₁U, q₂= C₂U, …., q_n= C_nU.

Общий заряд на всех конденсаторах:

q = q₁+q₂+…+q_n = (C₁+C₂+…+C_n)U,

и, следовательно, емкость всей батареи конденсаторов:

С_общ = q/U =С₁ + С₂ +…+ Сn.(3)

Рис. 1	Рис. 2

В случае последовательно соединенных конденсаторов заряды на всех конденсаторах одинаковы. Действительно, если поместить заряд +q на левую обкладку первого конденсатора, то вследствие электростатической индукции на правой его обкладке возникнет заряд —q, а на левой обкладке второго конденсатора — заряд +q. Наличие этого заряда на левой обкладке второго конденсатора опять-таки вследствие индукции создает на правой его обкладке заряд —q, а на левой обкладке третьего конденсатора — заряд +q и т. д. Таким образом, заряд каждого из последовательно соединенных конденсаторов оказывается равен +q. Напряжение на каждом из конденсаторов определяется емкостью соответствующего конденсатора:

U₁= q/C₁, U₂= q/C₂,…, U_n=q/C_n.

Суммарное напряжение между крайними (свободными) обкладками всей батареи конденсаторов:

U = U₁+U₂+…+U_n = .

Следовательно, емкость всей батареи конденсаторов при последовательном соединении определяется из соотношения:

(4)