С ПОМОЩЬЮ МОСТА СОТТИ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА
Электроемкость С проводника численно равна величине заряда, который нужно сообщить проводнику, чтобы изменить его потенциал на единицу:
Емкость проводника зависит от формы, его линейных размеров и диэлектрической проницаемости среды, окружающей проводник. Еди-ницей емкости в СИ является фарада, 1 Ф - емкость проводника, в ко-тором изменение заряда на 1 кулон меняет его потенциал на 1 вольт.
Рисунок 1
|
В технике используют устройст-ва, состоящие из двух или более раз-ноименно заряженных проводников с равными по величине зарядами называемых конденсаторами. В зависимости от формы проводников конденсаторы бывают плоскими, сферическими, цилиндрическими и т.п. Емкость конденсатора характеризует систему обоих проводников в их взаимном расположении, а не отдельный проводник. Для практики важно уметь точно измерять величину электрической емкости конденсатора. Для этого в электротехнике используют различные методы и схемы. Наиболее точные результаты дают мостовые схемы измерения электроемкости.
В данной работе для определения емкости конденсатора используют мост Сотти, схема которого изображена на рисунке1.
В схеме введены следующие обозначения:
Т - телефонные наушники,
Сх - неизвестная емкость,
С - известная емкость,
Rc - резистор с известным сопротивлением,
R - магазин резисторов.
Переменный ток в точке А разветвляется по двум направлениям АМВ и АNВ. В точке М ток вновь разветвляется, однако, если потен-циалы точек М и N одинаковы, то по участку MN ток не потечет, и в телефонные наушники сигнал, подаваемый звуковым генератором ЗГ, поступать не будет:
(1)
Если UM = UN , то четыре уравнения преобразуются в два:
(2)
Если через телефон ток не потечет, то конденсаторы С и Сх можно считать соединенными последовательно, и тогда q=qx. Кроме того, токи в ветвях AN и NB тоже будут равны. Разделив равенство (1) на (2), учитывая равенство токов в ветвях AN и NВ и равенство зарядов конденсаторов, получим:
или 
(3)
Полученное выражение позволяет вычислить емкость неизвест-ного конденсатора, если в формулу (3) подставить значение сопротивления R (подобранное с помощью магазина резисторов), при котором в телефоне отсутствует сигнал.
4 ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ
1 Звуковой генератор (ЗГ).
2 Эталонный конденсатор.
3 Конденсатор с неизвестной емкостью.
4 Резистор с известным сопротивлением (1000 Ом).
5 Магазин резисторов.
6 Телефон (наушники) и соединительные проводники.
5 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1 Собрать схему, изображенную на рисунке 1.
2 Записать значение С - емкости эталонного конденсатора:
(С ± DС).
3 Записать значение известного сопротивления Rc:
(Rc ± DRc).
4 Подключить один конденсатор Сх1 и, меняя сопротивление R, добиться минимальной слышимости сигнала в наушниках. Опыт повторить три раза. Затем подключить другой конденсатор Сх2 и проделать те же операции. Те же измерения проделать при последовательном и параллельном соединении двух конденсаторов. Результаты измерений записать в таблицу 1. Вычислить Сх по формуле (3).
Таблица 1
| № | R, Ом | <R>, Ом | Сх , Ф |
| 1. 2. 3. | Сх1= | ||
| 1. 2. 3. | Сх2= | ||
| 1. 2. 3. | Сх послед.= | ||
| 1. 2. 3. | Сх парал.= |
5 Определить погрешности измерений для одного конденсатора.
6 Оценить границу доверительного интервала DСх при заданной надежности a по формуле
,
где следует принять R = <R>, C = <C>, Rc = <Rc>.
Для этого необходимо предварительно найти DRст (статистическое) по заданной преподавателем надежности и DRпр (приборное) по классу точности магазина резисторов, и если их величины приблизительно равны, то определить границу доверительного интервала DR по формуле
,
где 
7 Сделать выводы по работе и записать окончательный результат в виде:
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| МЕТОДОМ МОДЕЛИРОВАНИЯ | | | ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОЛАМПЫ |
Дата добавления: 2016-01-03; просмотров: 3186;