Kondensator; procesy - ćwiczenia

wiczenie 16 ”Kondensator”
Temat: Procesy adowania i rozadowania kondensatora
Cel: Zbadanie procesu rozadowania kondensatora. Pomiar pojemnoci kondensatora
Przyrzdy: Zasilacz prdu staego, mikroamperomierz, woltomierz, stoper, obwd z badanym kondensatorem.
Literatura: R. Resnick, D. Halliday, FIZYKA, t. II., 30-1, 30-2, 32-8
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, PODSTAWY FIZYKI, t. 3., 26.1, 26.2, 26.4
I. Metoda pomiaru
Kondensatorem nazywa si ukad dwch odizolowanych przewodnikw. Jeli jeden z przewodnikw naadujemy adunkiem elektrycznym dodatnim +Q, adrugi rwnym co do wielkoci adunkiem ujemnym -Q, to adunki te wytwarzaj pole elektryczne wprzestrzeni pomidzy tymi przewodnikami, natomiast na zewntrz kondensatora nie ma pola elektrycznego. Stosunek wartoci bezwzgldnej adunku elektrycznego Q do napicia elektrycznego pomidzy pytkami kondensatora U jest wielkoci sta i nazywa si pojemnoci elektryczn kondensatora C: . (1)
Jednostk pojemnoci elektrycznej jest farad (F).
Rys.1. Schematy najprostszych obwodw elektrycznych do realizacji procesw adowania kondensatora (a) irozadowania kondensatora (b). Strzaki pokazuj kierunek prdu adowania (a) i kierunek prdu rozadowania (b) po zamkniciu klucza K.
Jeli kondensator o pojemnoci C bdziemy adowa przez opornik o oporze elektrycznym R ze rda posiadajcego si elektromotoryczn U0 (rys.1a), to adunek kondensatora Q, napicie kondensatora U inatenie prdu adowania bd rwne:
, , .
Jeli kondensator o pojemnoci C jest naadowany pocztkowo adunkiem Q0, to podczas rozadowania przez opornik o oporze elektrycznym R (rys.1b) wartoci adunku kondensatora Q, napicia kondensatora U i natenia prdu rozadowania bd rwne:
, , . (2)
Iloczyn oporu elektrycznego obwodu R i pojemnoci kondensatora C nazywa si czasem relaksacji procesw adowania i rozadowania. W czasie adowania irozadowania kondensatora mona mierzy napicia kondensatora woltomierzem oraz natenie prdu mikroamperomierzem. Rysunek 2 przedstawia schemat ukadu pomiarowego do bada procesu rozadowania kondensatora. Z pomiarw mona wyznaczy zaleno napicia kondensatora i natenia prdu od czasu rozadowania: , . (3)
Porwnujc wzory (2) z (3) wyznaczamy nastpujce wielkoci:
czas relaksacji: , (4)
adunek kondensatora po naadowaniu: , (5)
pojemno kondensatora: , (6)
Rys.2. Ukad do bada procesu rozadowania kondensatora. Po naciniciu klucza K nastpuje bardzo szybko proces naadowania kondensatora ze rda prdu staego o sile elektromotorycznej E0. Po otwarciu klucza K nastpuje proces rozadowania kondensatora przez opornik o oporze R. Mierzone jest natenie prdu rozadowania mikroamper

(…)

…. Po otwarciu klucza K nastpuje proces rozadowania kondensatora przez opornik o oporze R. Mierzone jest natenie prdu rozadowania mikroamperomierzem i napicie kondensatora woltomierzem.
II. Wykonanie pomiarw
Poczy obwd zgodnie ze schematem na rysunku 2. Wybra jeden z opornikw R1-R4.
Ustawi zakres pomiarowy woltomierza na 100 V i napicie zasilania okoo 20 V .
Wczy przyrzdy pomiarowe: woltomierz, mikroamperomierz…
... zobacz całą notatkę