Лабораторная работа "Измерение электроёмкости конденсатора"

Лабораторная работа "Измерение электроёмкости конденсатора"

Цель работы:

научиться экспериментальным путём находить электроёмкость конденсатора; проверить справедливость формул для расчёта ёмкости батареи конденсаторов при их последовательном и параллельном соединении

Приборы и материалы:

макетная плата, слюда, стекло, пластины, микроамперметр, авометр, оксидные конденсаторы, источник питания, соединительные провода

Ход работы

1. Определяем заряд и энергию каждого конденсатора на собранной схеме, если система подключена в сеть с напряжением U = 240 В. Емкости конденсаторов:

C1 =50 мкФ

C2 =150 мкФ

C3 =300 мкФ

2. Плоский слоистый конденсатор собираем по схеме

Поверхность каждой пластины нашего конденсатора S = 12 см², имеет диэлектрик, состоящий из слюды (εr1 = 6) толщиною d1 = 0,3 мм и стекла (εr2 = 7) толщиною d2 =0,4 мм. Пробивные напряженности слюды и стекла соответственно равны E1 = 77 кВ/мм, E2 = 36 кВ/мм. Вычислим емкость конденсатора и предельное напряжение, на которое его можно включать, принимая для более слабого слоя двойной запас электрической прочности.

Эквивалентная емкость слоистого конденсатора определится как емкость двух последовательно соединенных конденсаторов

Таким образом, более слабым слоем является второй; согласно условию, принимая для него двойной запас прочности, находим, что конденсатор может быть включен на напряжение, равное 27,0 кВ / 2 = 13,5 кВ.

Вывод: заряд конденсатора и его напряжение зависят друг от друга, а ёмкость конденсатора не зависит ни от заряда, ни от напряжения, она только численно равна их отношению. Ёмкость плоского конденсатора зависит лишь от его размеров (от площади пластин, расстояния между ними) и от диэлектрической проницаемости среды между обкладками