opis ćwiczenia

I PRACOWNIA FIZYCZNA, UMK TORUŃ
Instrukcja do ćwiczenia nr 47
Pomiar ładunku kondensatora metodą całkowania graficznego
I. Cel ćwiczenia:
Celem zadania jest zapoznanie z problemami emisji elektronów z powierzchni metali oraz pomiar pracy
wyjścia przy wykorzystaniu zjawiska termoemisji.
II. Zagadnienia do przygotowania:




kondensator i jego pojemność
ładunek elektryczny
prąd ładowania i rozładowania kondensatora
stała czasowa układu RC
III. Przyrządy pomiarowe.






zasilacz stabilizowany
woltomierz
amperomierz
opornik dekadowy
zestaw kondensatorów
stoper
IV. Przebieg ćwiczenia.
Dla obydwu układów zapisujemy wartości napięcia zasilającego oraz wartość napięcia dla
momentów rozpoczęcia i zakończenia pomiarów!
IV.1. Pomiar prądu ładowania kondensatora.
1. Zmontować układ pomiarowy według schematu zamieszczonego na rysunku 1.
W
A
+
16V
R
V
C
K
2. Przedstawić układ do kontroli przez opiekuna ćwiczenia
3. Po zamknięciu klucza K i załączeniu włącznika W zapisać wartość prądu płynącego w obwodzie jako
I0 = I(t=0).
4. Rozewrzeć klucz K i uznając ten moment za chwilę czasu t = 0 rozpocząć pomiary polegające na
zapisywaniu wartości prądu co 3 sekundy przez około 1,5 minuty lub też do chwili gdy natężenie
prądu osiągnie wartość 0A. Pomiary zapisywać w tabeli.
5. Po zakończeniu zewrzeć klucz K w celu rozładowania kondensatora.
6. Pomiary powtórzyć dla pozostałych kondensatorów.
CZAS[s]
0
3
6
9
12
15
18
....
90
Seria 1
Seria 2
Seria 3
Seria 4
Seria 5
Wartość średnia
IV.2. Pomiar prądu rozładowania kondesatora
1. Zmontować układ pomiarowy według schematu zamieszczonego na rysunku 2
W
R
+
16V
C
V
A
2. Przedstawić układ do kontroli przez opiekuna ćwiczenia
3. Zamknąć włącznik W i zapisać wartość prądu płynącego w obwodzie jako I0 = I(t=0).
4. Rozewrzeć klucz W i uznając ten moment za chwilę czasu t = 0 rozpocząć pomiary polegające na
zapisywaniu wartości prądu co 3 sekundy przez około 1,5 minuty lub też do chwili gdy natężenie
prądu osiągnie wartość 0A. Pomiary zapisywać w tabeli.
5. Po zakończeniu zewrzeć klucz K w celu rozładowania kondensatora.
6. Pomiary powtórzyć dla pozostałych kondensatorów.
CZAS[s]
0
3
6
9
12
15
18
....
90
Seria 1
Seria 2
Seria 3
Seria 4
Seria 5
Wartość średnia
V. Opracowanie wyników.
1. Sporządzić wykresy średniego prądu ładowania i rozładowania funkcji czasu
iśr(t) = f(t) oraz ln(iśr(t)) = f(t)
2. Na podstawie wykresów obliczyć ładunek zgromadzony na kondensatorze metodą całkowania
graficznego
3. Metodą regresji liniowej wyznaczyć współczynnik kierunkowy i na jego podstawie obliczyć
pojemność kondensatora a = 1 / RC
4. Dla obu metod określić błędy pomiarowe (przy pomiarze czasu nie uwzględniając czasu reakcji
VII. Literatura:
J. Orear, Fizyka, WNT, Warszawa 1998
H. Szydłowski, Pracownia fizyczna, PWN, Warszawa, 1999
A. Zawadzki, H. Hofmokl, Laboratorium Fizyczne, PWN, Warszawa, 1968