Определение электроёмкости конденсатора

Лабораторная работа № 27

Раздел 3. Электродинамика

Тема 3.1. Электростатика

Название практической работы: Определение электрической ёмкости конденсатора

Учебная цель: Определить ёмкость конденсатора. Проверить законы последовательного и параллельного соединения конденсаторов

Учебные задачи: определение ёмкости конденсатора методом измерения накопленного конденсатором заряда

Правила безопасности: правила проведения в кабинете во время выполнения практического занятия

Норма времени: 2 часа

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

Уметь: составлять электрическую цепь по схеме. Рассчитывать ёмкость исследуемого конденсатора в соответствии с определением

знать: законы соединения конденсаторов

Обеспеченность занятия:

- методические указания по выполнению лабораторного занятия

- лабораторно – практическая тетрадь, карандаш, линейка. Источник электрической энергии 6 в. Миллиамперметр. Конденсаторы (3-4 шт.) известной ёмкости (1-6 мкФ). Конденсатор неизвестной ёмкости. Двухполюсный переключатель. Соединительные провода.

Порядок проведения занятия:

Для выполнения практической работы учебная группа распределяется по трём вариантам.
Теоретическое обоснование 

Важной характеристикой любого конденсатора является его электрическая ёмкость C– физическая величина, равная отношению заряда Q – конденсатора к разности потенциалов U между его обкладками:

С = Q / U. Выражается в СИ в фарадах. Ёмкость конденсатора можно определить опытным путём.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1. Конденсатор в переводе – сгуститель. По какой причине прибору дали такое название?

2. В чём сущность указанного метода определения ёмкости конденсатора?

3. Объяснить, можно ли соотношение C = прочесть так: ёмкость конденсатора прямо пропорциональна его заряду и обратно пропорциональна напряжению между ними?

4. Почему ёмкость конденсатора постоянна?

5. От чего и как зависит ёмкость простейшего конденсатора? Запишите формулу этой ёмкости.

6. Определить заряд батареи конденсаторов, соединённых так, как показано на схеме. Ёмкость каждого конденсатора в мкФ указана на рисунке 1

Рисунок 1

Содержание и Последовательность выполнения практической работы:

Задание 1

1. Собрать электрическую цепь по схеме, рисунок 2

2. В цепи установить конденсатор ёмкостью 4,7 мкФ

3. Конденсатор зарядить; для этого соединить его переключателем на короткое время с источником питания.

4. Сосредоточить внимание на миллиамперметре, быстро замкнуть конденсатор на измерительный прибор и определить число делений, соответствующее максимальном отклонению стрелки.

5. Опыт повторить (пять раз найти среднее значение n) для более точного определения числа делений «n_ср». Hайти отношение количества делений «n _ср» к ёмкости взятого конденсатора С: n _{ср /} С = k

6. Опыт повторить с другими конденсаторами (2,2мкФ, 1мкФ, 0,47мкФ, 0,22мкФ).

7. Результаты измерений, вычислений записать в таблицу №1

Рисунок 2

Конденсаторы известной ёмкости 5 шт.

4,7мкФ, 2,2мкФ, 1мкФ, 0,47мкФ, 0,22мкФ.

Конденсаторы неизвестной ёмкости 3 шт.

Таблица 1

8. Опыт (п. 1-4) повторить с конденсатором известной ёмкости С_х.

Определить в этом случае число делений n_x и найти ёмкость из соотношений =

9. Узнать ёмкость исследуемого конденсатора (у преподавателя) и, приняв её за табличное значение, определить

относительную погрешность

Задание 2

1. Составить электрическую цепь по схеме, рисунок 3, включив в неё два параллельно соединённых конденсатора известной ёмкости.

2. Повторить опыт (п.7) и найти ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов

3. Проверить соотношение = +

4. Составить электрическую цепь по схеме, рисунок 4, включив в неё два последовательно соединённых конденсатора известной ёмкости.

5. Повторить опыт (п.7) и найти ёмкость батареи последовательно соединённых конденсаторов

6. Проверить соотношение = + и сделать вывод

Рисунок 3 Рисунок 4

По окончанию практической работы студент должен представить:- Выполненную в рабочей тетради практическую работу в соответствии с вышеуказанными требованиями.
Список литературы: 

1.Физика для профессий и специальностей технического профиля

В. Ф. Дмитриева М.: ИД Академия – 2013

2. Р. А. Дондукова Руководство по проведению лабораторных работ М.: «Высшая школа» 2000