Laborator № 3
Determinarea capacitatii condensatorului
Cu o balistic
Scopul lucrării. familiarizarea cu o metodă de determinare a capacitatea condensatorului; formule experimentale de testare pentru a determina capacitatea unui sistem de două condensatoare conectate în paralel și în serie.
Aparate și accesorii: iluminator galvanometru balistic cu o scară, un voltmetru, o sursă de curent constant, un potențiometru, conductorii de condensatoare cunoscute și necunoscute capacitate.
3.1. informații teoretice
Experiența arată că diferite conductoare, încărcate cu aceeași cantitate de energie electrică, au potențiale diferite. taxa a crescut, de exemplu, un conductor izolat este direct proporțională cu creșterea capacității sale
Factorul de proporționalitate egal cu raportul dintre taxa acumulate la potențialul numit elektroomkostyu (sau pur și simplu, capacitate) a conductorului
Capacitatea descrie conductorii de a acumula sarcină electrică. De la (3.2) vedem că containerul unui conductor izolat este o cantitate fizică, care este numeric egală cu taxa care este necesară pentru a informa conductorul pentru a crește potențialul său de a unitate. Unitatea de capacitate este Farad (F). Capacitatea conductor izolat depinde de mărimea, forma și proprietățile dielectrice ale mediului.
În natură, nu există practic nici conductori solitare, precum și prezența altor organisme lângă conductor își schimbă capacitatea sa. Într-adevăr, sub influența câmpului generat de conductorul A (fig. 3.1), pe bețivan corp apar cheltuieli induse circulate. În acest caz, sunt aranjate taxe de semn opus pe corp B mai aproape de conductorul A și
Câmp slăbi, ceea ce reduce capacitatea conductorului și de a crește capacitatea electrică în conformitate cu formula (3.2).
Cu toate acestea, este posibil să se pună în aplicare sistemul de conductoare, cu o capacitate de aproape independentă de organele din jur. Un astfel de sistem este numit un condensator. condensator electric este format din doi electrozi metalici, electrozi cunoscuți separate printr-un strat dielectric. Forma și dispunerea electrozilor astfel încât câmpul generat de a fi pe ele egale în mărime, dar în semn opus taxelor, a fost concentrată într-un spațiu îngust între ele, corpul exterior nu afectează capacitatea sa. Această condiție este îndeplinită de două plăci paralele, doi cilindri coaxiali, două sfere concentrice. Prin urmare, există plate condensatori, sferice și cilindrice.
Să considerăm un condensator paralel placă. Să - tarifele plăcilor :; - suprafața fiecărei plăci; - distanța dintre plăci. Puterea câmpului dintre electrozi
în care - constanta electrice; - constanta dielectrică a mediului; - densitatea de încărcare de pe suprafața plăcilor.
Diferența de potențial dintre electrozii (cu caractere)
Astfel, condensatorul plat capacitate electrică
Formula condensator plat (3.5) Capacitatea este valabilă numai pentru valori mici ale distanței dintre plăcile pot fi neglijate atunci când uniformitatea câmpului electrostatic la marginile tulburărilor plăcuțe (efecte finale).
Fig. 3.2. soedineniekondensatorov paralel
Fig. 3.3. condensatoare Posledovatelnoesoedinenie
În multe cazuri, pentru a obține condensatoarele necesare sunt combinate într-un grup numit bateria. Două tipuri de compuși: paralele și coerente (Figura 3.3.) (Figura 3.2.). Este de asemenea posibil, și un tip mixt de conectare de condensatoare la baterie.
În tensiune de conexiune paralelă a lungul condensatoarelor în mod egal :.
Astfel, atunci când este conectată în paralel capacitatea totală a sistemului
La conectarea condensatoarelor au aceeași sarcină. În acest caz,
Condensatorul poate nu numai calcula, ci, de asemenea, măsura o varietate de moduri. În lucrarea de container este utilizat pentru determinarea galvanometru balistic - dispozitiv magneto-sensibil al sistemului.
3.2. Descrierea metodei dispozitivului și măsurare
Partea principală a galvanometru balistice (Fig. 3.4) este suspendat pe cadru fire verticale 1, plasat în câmpul unui magnet permanent, care sunt bine ambalate rotații ale bobinei de măsurare de sârmă subțire. Cadrul este amplasat între polii unui magnet permanent. Alcoolizat pe oglinda fire 2 servește pentru măsurarea unghiului de rotație cadru definit prin „iepurașul“ lumina schimbare pe scala (raza de lumină de bec 3 este reflectată de oglinda 2 și este incidență pe o scară de 4). Pentru rama este atașat un cilindru tubular 5, care crește semnificativ momentul de inerție și, în consecință, perioada de oscilație a sistemului în mișcare, acesta nu este foarte cântărire.
Atunci când plăcile de închidere a unui condensator încărcat la cadru printr-un galvanometru balistică pentru o perioadă scurtă de timp, scurgeri de încărcare. condensator acumulat, care este, se produce un curent electric. trecerea timpului actual este, în acest caz, timpul de descărcare condensator prin bobina de măsurare. Este comparabil cu valoarea. în care - rezistența bobinei - capacitate. Acesta este de obicei mai puțin de câteva sutimi de secundă. De exemplu, atunci când cantitatea și
Este cunoscut faptul că conductor parcurs de curent plasat într-un câmp magnetic, o forță acționează Ampere
în cazul în care - curentul în conductorul; - lungimea conductorului;
- inducția magnetică; - unghiul dintre vector și direcția curentului în conductorul.
Pe circuit cu un curent într-un câmp magnetic pentru a acționa o pereche de forțe Ampere. care creează cuplu în jurul axei b (vezi figura 3.5.).:
unde l - lungimea - lățimea conturului, - zona sa.
În cazul în care cadrul are spire, atunci cuplul va fi determinată de relația
Ecuația de mișcare a cadrului poate fi scrisă astfel:
unde - momentul de inerție al cadrului; - accelerația unghiulară, sau ținând seama de (3.10)
Datorită numărului mare de momentul de inerție al cadrului în timpul descărcării condensatorului este aproape nici un moment pentru a ieși din poziția de echilibru. Pentru a determina taxa care trece prin cadru, este necesar să se integreze ecuația (3.11)
După integrarea avem
unde - viteza unghiulară achiziționată de rama la terminarea orei curente; Q - o taxa care a trecut prin cadru.
Mai târziu, după încetarea curentului, în conformitate cu legea de conservare a energiei, energia cinetică a cadrului. ea dobândite în timpul trecerii curentului, pentru a trece energia potențială de deformare a firului elastic. unde - coeficientul care permite proprietățile elastice ale firului (unitatea de torsiune), - unghiul maxim de rotație a cadrului (primul unghi deviație). Astfel,
De la (3.13) și (3.14) rezultă că
Din figura 3.4 se observă că unghiul maxim de rotație a cadrului. unde n - numărul de diviziuni pe care deplasează „iepuras“ lumina pe scara instrumentului. Prin urmare, formula (3.15) pot fi reprezentate
Dimensiunea - o constantă galvanometru balistic numeric egală cu taxa de deviere iepurașul de o diviziune a scalei, și în funcție de construcția dispozitivului.
Luând cunoscut capacitatea și determinarea la o anumită tensiune. găsi:
capacitate necunoscută poate fi acum determinată prin solicitarea U și definirea:
În special, la egalitate. Capacitatea este determinată de formula
3.3. Ordinea de performanță