cwiczenie 65.pdf
(
46 KB
)
Pobierz
(Æwiczenie 65)
Ę
wiczenie 65
Wyznaczanie pojemno
Ļ
ci kondensatora metod
Ģ
drga
ı
relaksacyjnych
Przyrz
Ģ
dy:
Zasilacz pr
Ģ
du stałego (300V/30mA), neonówka, kondensator dekadowy: C= 0¸10
mF,
(schemat poł
Ģ
cze
ı
tych elementów układu pomiarowego
przedstawia rys.1), stoper dwa kondensatory o nieznanej pojemno
Ļ
ci C
1
, C
2
i przewody.
¸
10 M
W
Rys.1.
Rys.2.
Okres drga
ı
relaksacyjnych T w obwodzie przedstawionym na rys.1 wyra
Ň
a si
ħ
wzorem:
T
=
RC
ln
U
-
U
g
(1)
U
-
U
z
gdzie: U
z
– napi
ħ
cie zapłonu neonówki
U
g
–
napi
ħ
cie ga
Ļ
ni
ħ
cia neonówki
opornik dekadowy: R= 0
Oznaczaj
Ģ
c przez K logarytm ilorazu ró
Ň
nicy napi
ħę
:
K
=
ln
U
-
U
g
oraz uwzgl
ħ
dniaj
Ģ
c
U
-
U
z
wpływ oporno
Ļ
ci neonówki w stanie zjonizowanym na relacje mi
ħ
dzy czasem ładowania i
rozładowania kondensatora równ.1 mo
Ň
na zapisa
ę
ogólnie w postaci:
T
=
K
×
RC
+
T
(2)
Stała czasowa T
0
w równaniu (2) jest bliska zeru w przypadku gdy czas rozładowania (T
g
na
rys.2) kondensatora jest bardzo mały w porównaniu z czasem jego ładowania (T
z
) tj. gdy
oporno
Ļę
neonówki w stanie zjonizowanym jest bardzo mała. W przeciwnym razie nast
ħ
puje
cz
ħĻ
ciowe doładowywanie kondensatora w trakcie jego rozładowywania si
ħ
poprzez
neonówk
ħ
i okres drga
ı
relaksacyjnych zwi
ħ
ksza si
ħ
o pewn
Ģ
stał
Ģ
warto
Ļę
t
0
.
Równanie 2 jest liniow
Ģ
funkcj
Ģ
iloczynu RC, której współczynnik nachylenia jest równy
stałej K, a wyraz wolny stalej czasowej T
0
. Warto
Ļ
ci stałych K i T
0
mo
Ň
na wyznaczy
ę
znajduj
Ģ
c parametry prostej korelacji dopasowanej do wyznaczonego do
Ļ
wiadczalnie
wykresu funkcji T=f(RC). Prosta korelacji stanowi
ę
b
ħ
dzie jednocze
Ļ
nie prost
Ģ
kalibracji
układu pomiarowego dla wybranej warto
Ļ
ci R.
Zast
ħ
puj
Ģ
c kondensator dekadowy w układzie pomiarowym (rys.1) kondensatorem o
nieznanej pojemno
Ļ
ci C
x
i dokonuj
Ģ
c pomiaru okresu drga
ı
T
x
, warto
Ļę
iloczynu RC
x
odczyta
ę
mo
Ň
na wprost z prostej kalibracyjnej lub pojemno
Ļę
C
x
obliczy
ę
mo
Ň
na ze wzoru:
C
=
T
x
-
T
0
(3)
x
KR
Ș
C
=
C
Å
Æ
Ș
T
x
+
Ș
T
0
+
Ș
K
+
Ș
R
Õ
Ö
(4)
x
x
T
-
T
K
R
x
0
Przebieg
ę
wiczenia
1.
Poł
Ģ
czy
ę
układ pomiarowy wg. schematu przedstawionego na rys.1.
2.
Po sprawdzeniu układu przez prowadz
Ģ
cego wł
Ģ
czy
ę
zasilanie.
3.
Ustawi
ę
opornik dekadowy na warto
Ļę
R= 5 M
W
4.
Zmieniaj
Ģ
c warto
Ļ
ci pojemno
Ļ
ci kondensatora dekadowego w zakresie 1
¸
10
m
F (zmiana
F) zmierzy
ę
czas t
n
dwudziestu drga
ı
relaksacyjnych dla ka
Ň
dej warto
Ļ
ci
pojemno
Ļ
ci C.
m
5.
Dokona
ę
pomiaru czasu t
n
dwudziestu drga
ı
relaksacyjnych w sytuacji gdy kondensator
dekadowy zostanie zast
Ģ
piony przez:
a)
kondensator C
1
b)
kondensator C
2
c)
kondensatory C
1
i C
2
poł
Ģ
czone szeregowo
d)
kondensatory C
1
i C
2
poł
Ģ
czone równolegle
6.
Obliczyc warto
Ļ
ci iloczynów RC i okresów T drga
ı
badanych w pkt.4 oraz warto
Ļ
ci
okresów T
1
, T
2
, T
s
, T
r
drga
ı
badanych w pkt.5.
Ä
Ô
co 1
7.
Wyniki pomiarów czasów t
n
i okresów drga
ı
zapisa
ę
w tab.1.
8.
Obliczyc parametry prostej regresji (a – współczynnik kierunkowy, b – wyraz wolny) na
podstawie warto
Ļ
ci y =T, x =RC.
9.
Warto
Ļ
ci parametrów a i b wpisa
ę
do tab.1 jako warto
Ļ
ci odpowiadaj
Ģ
cym im
wielko
Ļ
ciom fizycznym.
10.
Sporz
Ģ
dzi
ę
wykres T=f(RC) i narysowa
ę
na nim wyznaczon
Ģ
prost
Ģ
kalibracji oraz
nanie
Ļę
punkty odpowiadaj
Ģ
ce wynikom pomiarów z pkt.5.
11.
Obliczy
ę
warto
Ļ
ci pojemno
Ļ
ci badanych kondensatorów C
1
i C
2
oraz warto
Ļę
pojemno
Ļ
ci
szeregowego C
s
i równoległego C
r
poł
Ģ
czenia tych kondensatorów ze wzoru (3).
12.
Obliczy
ę
bł
ħ
dy bezwzgl
ħ
dne ze wzoru (4) dla pojemno
Ļ
ci: C
1
, C
2
, C
s
i C
r
oraz bł
ħ
dy
wzgl
ħ
dne wyra
Ň
one w procentach dla pojemno
Ļ
ci C
s
i C
r
(
D
C
s
/C
s
i
D
C
r
/C
r
), przyjmuj
Ģ
c
DT
x
» 0,2 [s], DR/R = 2%.
13.
Obliczy
ę
warto
Ļ
ci pojemno
Ļ
ci zast
ħ
pczej kondensatorów C
1
i C
2
poł
Ģ
czonych szeregowo
(C
zs
) i poł
Ģ
czonych równolegle (C
zr
).
14.
Obliczy
ę
wzgl
ħ
dne ró
Ň
nice
d
= |C
s
-C
zs
|/C
zs
i
d
= |C
r
-C
zr
|/C
zr
wyra
Ň
one w procentach
pomi
ħ
dzy warto
Ļ
ciami C
s
i C
zs
oraz C
r
i C
zr
.
15.
Wyniki oblicze
ı
z pkt. 11¸13 zestawi
ę
w tab.2.
Tab.1.
C [
m
F]
RC [s]
t
20
[s]
T [s]
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
R = …………………… [M
W
]
K = ………….
………… [ ]
T
0
= …….….
±
………… [ ]
t
20
[s]
T
x
[s]
11.
C
1
12.
C
2
13
C
s
14.
C
r
±
Tab.2.
C
1
±
D
C
1
C
2
±
D
C
2
C
s
±
D
C
s
DC
s
/C
s
[%]
C
zs
[
[%]
C
r
±
D
C
r
D
C
r
/C
r
[
C
zr
[%]
[
m
F]
[
m
F]
[
m
F]
m
F]
[
m
F]
m
F]
[
m
F]
Wymagania
·
wyładowanie jarzeniowe w gazach rozrzedzonych.
·
pojemno
Ļę
elektryczna przewodników i kondensatorów.
·
energia pola elektrycznego kondensatorów.
·
ł
Ģ
czenie kondensatorów i pojemno
Ļę
zast
ħ
pcza.
·
ładowanie i rozładowanie kondensatora w układzie RC: charakterystyki graficzne i
ilo
Ļ
ciowy opis tych procesów ( Q(t), U(t), I(t) )
·
wyprowadzenie wzoru (4)
d
d
Plik z chomika:
kapskyduraj
Inne pliki z tego folderu:
cwiczenie 85.pdf
(99 KB)
cwiczenie 80.pdf
(61 KB)
cwiczenie 78.pdf
(47 KB)
cwiczenie 76.pdf
(100 KB)
cwiczenie 75.pdf
(123 KB)
Inne foldery tego chomika:
Książki i Wiedza
Wykłady Fizyka
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin