OBIECTIV: familiarizați-vă cu metodele de măsurare a capacității condensatorului C.
ECHIPAMENT: generator de tensiune, multimetre, mini-bloc, „cheie“ „curent integrator“, „condensator“ capacitate de referință, „condensator“ capacitate necunoscut.
În troducție
Capacitance capacitance poate fi măsurată în mai multe moduri. În această lucrare, măsurarea capacității se bazează pe raportul dintre sarcina condensatorului Q. Capacitatea C și diferența de potențial U de pe plăcile de condensatoare:
METODA DE MĂSURARE
Metoda de măsurare a capacității condensatorului include calibrarea integratorului curent, determinarea capacității necunoscute prin două metode, verificarea preciziei rezultatului calibrării prin măsurarea capacității C a unei baterii a două condensatoare cu capacitate cunoscută.
În această lucrare, un integrator curent este utilizat pentru a măsura încărcarea. În acest caz, valoarea încărcăturii care a trecut prin ea este proporțională cu valoarea voltmetrului Uint:
unde g este constanta de clasificare a integratorului.
Formula calculată pentru capacitatea măsurată se găsește utilizând Ecuațiile (1) și (2):
Determinarea constantei de calibrare (calibrarea instrumentului) se efectuează de asemenea cu ajutorul formulei (3), prin măsurarea pentru un condensator de referință cu o capacitate cunoscută Ce. Aici expresia
permite calcularea valorii g (valorile cu indicele "e" se referă la măsurătorile cu un condensator de referință).
Pentru a verifica corectitudinea calibrării instrumentului, este necesar să măsurați cu el o capacitate cunoscută. Pentru aceasta, se poate folosi o capacitate obținută prin combinarea a două condensări Ce și Cx. măsurând preliminar o capacitate necunoscută Cx. Comparând valoarea măsurată a capacității condensatoarelor conectate Cexp cu formula calculată pentru paralel
și conexiuni în serie, verificăm fiabilitatea
Descrierea situației și a situației
Schema electrică a ceriului este prezentată în Fig. 1.
tensiune "0 ... + 15 V"; 2 - pe-
reklyuchatel; 3 - mini-unitate "cheie";
4 - condensatorul investigat C; 5 -
cheie de amortizare; 6 - integrator
curent; 7 - mini-bloc "Integrator de curent"
8, 9 - multimetre (mod V-20 V,
Pentru a încărca condensatorul comutatorul 2 este setat în poziția „A“, și un comutator de amortizare 5 este scurt (poziția de „reset“). Condensatorul este încărcat până la tensiunea U (nu mai mult de 2 V), comandat de un voltmetru 9. Înainte de măsurare comutator de amortizare 5 este deschis și a comuta 2 transferat în poziția „B“. Astfel, taxa pe plăcile condensatorului este disponibil, trece printr-un integrator și curent vor fi înregistrate de către voltmetrului 8 (voltmetru citire UINT). În viitor, datorită scurgerilor, tensiunea detectată de voltmetrul 8 se poate schimba.
P ro ș ile p ro p en a d e c e
1. Asamblați circuitul electric așa cum este arătat în Fig. 2, prin conectarea condensatoarelor Ce și Cx în paralel. Valoarea capacității de referință este înscrisă în tabelul 1
2. Activați butoanele "Network" de pe sursa de alimentare a generatoarelor de tensiune și a blocului multimetru. Faceți clic pe butonul "Instalare inițială".
3. Reîncărcați condensatoarele pentru a face acest lucru:
a) tasta de amortizare 5 este setată la poziția "Resetare";
b) comutatorul 2 (comutatorul de comutare) setat pe poziția "A";
c) modificarea tensiunii de încărcare a condensatorului prin intermediul butoanelor pentru reglarea tensiunii "0 ... + 15 V", setați-o la maximum 2 V (citire prin multimetrul 9).
4. Descărcați condensatorii încărcați prin integrator, pentru aceasta:
a) deschideți cheia de amortizare 5;
b) mutați comutatorul 2 în poziția "B". Dacă indicatorul de supraîncărcare al integratorului curent se aprinde, reduceți tensiunea de încărcare a condensatoarelor. Amintiți-vă citirea multimetrului 8 imediat după descărcarea condensatorului.
5. Repetați pașii 3 și 4 de mai multe ori, selectând tensiunea de încărcare (citirea contorului 9) Uparal. la care tensiunea de descărcare (citirea contorului 8)
a fost de 8-10 V (o cantitate proporțională cu încărcarea condensatorului). Înregistrați această tensiune în Tabel. 1 și mai departe în cursul lucrărilor de laborator nu îl schimbați.
Condensatorul de referință este C = 0,1 uF
6. Nu modificați tensiunea de încărcare Uparal, efectuați 5 măsurători. scrieți valorile din Tabelul. 1.
7. Conectați Se și Cx secvențial. Voltaj Uposlave egal cu. Efectuați 5 măsurători și înregistrați rezultatele în Tabel. 1.
8. Se efectuează o valoare de măsurare separată pentru cE condensator de referință și valorile pentru capacitate necunoscută a condensatorului. colectați cericul electric în conformitate cu schema prezentată în Fig. b 2 este transformată în „Coy cunoscut sau capacitate. mkostyu ode cX. Valorile Ue și Uhostayutsya ravnymiUparal și Uposl. Rezultatele măsurătorilor sunt înregistrate în tabelul. 1.
9. Pentru a verifica corectitudinea calibrării cu un multimetru, măsurați capacitatea necunoscută a condensatorului, scrieți rezultatul în Tabel. 2, precizia măsurării multimetrului este dc = 5%.
10. Opriți sursa de alimentare a generatoarelor de tensiune și a blocului multimetru apăsând butoanele "Rețea".
Prelucrarea rezultatelor măsurătorilor
1. Utilizarea datelor din tabel. 1, se calculează constanta de calibrare g (formula 4)
g = 0,1 * 1,02 / 0,86 = 0,12 uF
2. Folosind formula (3), calculați capacitatea unui condensator necunoscut
capacitatea condensatoarelor conectate în paralel
și capacitatea condensatoarelor conectate în serie
Calculați rezultatele calculelor din tabel. 2.
Capacitate necunoscută Cx. uF
Capacitatea compusului C, μF
3. Estimați eroarea relativă a valorii Cx:
unde - eroarea relativă a capacității de referință (setată pe mini-bloc),
= = =% - precizia (eroarea relativă) a măsurătorilor prin multimetrul de tensiune.
4. Utilizarea valorilor capacităților Ce și. prin formule pentru conexiuni paralele și seriale de condensatoare, calculați
Înregistrați rezultatele calculelor în Tabelul 2.
5. Găsiți deviația relativă a valorilor experimentale din valorile calculate în%:
Scrieți rezultatele calculelor în Tabelul 2.
6. Compararea acestor deviații cu eroarea relativă a măsurătorilor. face o concluzie cu privire la acuratețea măsurătorilor.
7. Comparați rezultatele măsurării capacității (lor) necunoscute.