Визначення електроємності конденсаторів і перевірка законів електростатики
Електричну ємність конденсатора можна визначити, використавши закон Ома для змінного струму. Для ділянки кола, що містить конденсатор з ємністю С, закон Ома, записаний через ефективні значення струму І і напруги U, має вигляд:
, (2.45)
де 
- циклічна частота коливань струму у колі.
За допомогою цієї формули можна при почерговому під'єднуванні досліджуваних Сх і еталонної С0 ємностей до одного і того ж джерела змінного струму з однією і тією ж напругою U і незмінною частотою 
const. порівняти величини ємностей за значеннями ефективних струмів Іх і І0, що по них протікають. З (2.45) 
; 
, звідки отримуємо
. (2.46)
При співставленні вимірюваних ємностей з відомим 
і невідомим 
значеннями діелектричних проникливостей матеріалів шарів діелектрика між пластинами конденсатора згідно з (2.25) 
; 
. За цими формулами можна визначити невідому діелектричну проникливість матеріалу :
, 
(2.47)
де dі Сх – відповідно значення товщини шару діелектрика і ємності з відомим значенням діелектричної проникливості ; 
товщина шару діелектрика з невідомим значенням діелектричної проникливості , 
- відоме значення ємності конденсатора, що містить пластину з діелектрика з невідомою діелектричною проникливістю .
Порядок виконання роботи.
1. Розрахувати значення ємності плоского конденсатора з відомими значеннями діелектричної проникливості шару діелектрика між пластинами:
a) виміряти площу пластин конденсатора
S =ab.
де a і b - сторони прямокутних пластин конденсатора;
б) за допомогою мікрометра виміряти товщину d діелектричного шару міжпластинами конденсатора;
в) розрахувати значення ємності конденсатора за формулою (2.25).
2.
 |
Зібрати схему ( див. Рисунок 2.14 ), де
А - мікроамперметр, С0 - еталонна ємність, Сх - невідома ємність, виконана у вигляді плоского конденсатора, в конструкції якого передбачено використання різних діелектриків а ( скло, ебоніт, пластик та ін. ) П - двополюсний перемикач, з допомогою якого до джерела змінної ЕРС по черзі приєднується С0 іСх.
3. Виміряти за допомогою мікроамперметра 
значення ефективних струмів I0 і Іх, які проходять через еталонну ємність C0 і невідому ємністьСх з різними діелектриками між пластинами конденсатора.
4. За формулами (2.46) і (2,47) визначити значення невідомих ємностей Схі невідомих діелектричних проникливостей 
запропонованих матеріалів.
5. Визначити похибки вимірювань і розрахунків ємностей С0 і Сх і діелектричної проникливості відповідно до використаних формул (2.25) (2.46) і (2.47). Для цього в роботі подано значення еталонних величин ємності С0 і діелектричної проникливості 
абсолютні
С, 
і їх відносні похибки 
і 
. Абсолютні похибки при вимірюванні лінійних розмірів a, b і dнеобхідно прийняти рівними половині точності вимірювальних приладів ( найменшої ціни поділки вимірювальних приладів ): 
мм = 5 10-4 м.
; 
;
при вимірювані мікрометром величини d
0.025 мм = 2,5 10-5 м;
Абсолютні 
, 
і відносні 
, 
похибки при вимірюванні сили струмівІ0, І належить визначити за класом точності мікроамперметра ;
Кл. Точн. = 
,
Де Іmax – верхня межа 
, тоді 
і відповідно
= 
і 
. За теорією похибок відповідно до формул (2.25), (2.46) і (2.47)
; ( 2.48 )
;
; ( 2.49)
.
. ( 2.50 )
1. Пропонується розрахунки виконувати в системі SІ , а потім виразити їх в дольових одиницях ємності ( мкФ, пкФ ). Усі вимірювання і розрахунки фізичних величин пропонується внести в табл. 1, 2.
2. Належить порівняти виміряні і розраховані значення ємності і проаналізувати похибки.
3. За рекомендацією викладача студенту може бути запропоновано виміряти електроємності за допомогою вимірювача ємності і індуктивності Е12-1А.
Дата добавления: 2015-11-04; просмотров: 1700;