Wyznaczanie krzywej ładowania i rozładowania kondensatora
Transkrypt
Wyznaczanie krzywej ładowania i rozładowania kondensatora
Wyznaczanie krzywej ładowania i rozładowania kondensatora Przyrządy: 1. 2. 3. 4. 5. Zasilacz (Z). Opornik dekadowy (R). Kondensator (K). Miernik uniwersalny (A). Stoper. Przebieg czynności: 1. Sprawdzić czy obwód jest połączony zgodnie ze schematem. Z A K R 2. Ustawić opornik dekadowy na 1 M oraz zakres miernika uniwersalnego na 200 A. 3. Odłączyć jeden z przewodów doprowadzonych do zasilacza. Włączyć zasilacz i uregulować napięcie zasialnia na 15 V. 4. Zamknąć obwód elektryczny włączając jednocześnie stoper i w ciągu 1 minuty notować wskazania mikroamperomierza co pięć sekund. Dokładnie odnotować wartość prądu w chwili początkowej. 5. Odczekać do momentu aż prąd płynący w obwodzie spadnie do zera. 6. Odłączyć przewody od zasilacza, zewrzeć je włączając jednocześnie stoper. Mierzyć wartości prądu rozładowania, podobnie jak w punkcie 4. 7. Odczekać do momentu aż prąd płynący w obwodzie spadnie do zera. 8. Czynności z punktu 4–7 powtórzyć dwukrotnie. 9. Opisane w punktach 4–8 pomiary wykonać dla oporu 2 M oraz 3 M. 10. Dla poszczególnych oporów obliczyć średnie wartości prądów ładowania i rozładowania odpowiadających tym samym momentom czasowym t . 11. Przestawić na jednym wykresie zależność I t dla wszystkich trzech badanych wartości oporu, oddzielnie dla ładowania i rozładowania kondensatora. Dla każdej wykreślonej zależności odczytać czas relaksacji , tj. czas, po którym natężenia prądu spada e-krotnie w stosunku do wartości początkowej I 0 . Z równania RC obliczyć odpowiadającą im pojemność C kondensatora . Obliczyć wartość średnią C. 12. Z równania: I I 0e t RC gdzie: I 0 – maksymalna wartość prądu (w chwili t 0 ). wyznaczyć pojemność C kondensatora. Dla każdego z badanych przypadków przeprowadzić obliczenia dla prądu I płynącego w obwodzie po upływie czasu t 10 s . Obliczyć wartość średnią C . 13. Metodą prostokątów obliczyć pole pod krzywą ładowania i rozładowania kondensatora, odpowiadające całkowitemu ładunkowi Q zgromadzonemu na kondensatorze. Z zależności C Q U wyznaczyć pojemność C kondensatora. 14. Porównać pojemności C kondensatora wyznaczone w punktach 11, 12 i 13. Tabela pomiarowa: R 3 MΩ R 2 MΩ Rozładowanie Ładowanie Rozładowanie Ładowanie Rozładowanie t I3 I3 I3 I3 I3 I1 I1 I1 I1 I1 I1 I2 I2 I2 I2 I2 I I I I I I [s] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] R 1 MΩ Ładowanie I3 I2 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60