17
;
x
x
q
q
C
C
(9)
де: С - ємність еталонного конденсатора, С
х
- ємність досліджуваного конденсатора, q
1
,
q
x
-
відповідно їх заряди.
З формули 9:
;
q
Cq
C
x
x
(10)
Заряд конденсатора можна виміряти за допомогою міліамперметра, розрядивши
конденсатор на міліамперметр 2 мал. 3. Показання міліамперметра тим більше, чим
більший заряд проходить через міліамперметр:
q=kn (11)
де: k - стала яка залежить від міліамперметра та кола, n - максимальне значення струму що
проходить через міліамперметр.
З формул 10-11 отримуємо остаточну формулу для розрахунку.
;
n
Cn
C
x
x
(12)
Хід роботи
1. Запустити Electronics Workbench, відкрити схему для дослідження обравши меню
File\Open, та обрати «Конденсатор.ewb».
2. Вивчити схему, розібратися з керуванням схеми, натиснувши на клавішу «Space»
перемкнути ключ переключання конденсаторів з заряду на розряд, натиснувши
клавішу «1» перемкнути ключ зміни конденсатора.
3. Включити схему в правому верхньому кутку екрану натиснувши відповідну
кнопку.
4. За допомогою ключа « 1 » обрати конденсатор відомої ємності (С=10мкФ).
5. За допомогою ключа «Space» включити заряджання конденсатора.
6. Після закінчення заряджання конденсатора (покази амперметра 1 рівні 0, мал. 3)
ключем «Space» перемкнути конденсатор на розряд, та записати максимальний
показ амперметра 2 до таблиці 1.
7. Повторити пункти 5-6 двічі.
Малюнок З - Схема дослідження
18
8. За допомогою ключа «1» обрати конденсатор невідомої ємності (с
х
).
9. Повторити для конденсатора с
х
пункти 5-6 тричі.
10. Обчислити ємність невідомого конденсатора за формулою 12.
11. Розрахувати абсолютну похибку дс
Х
та відносну - є за формулами:
;
3
3
2
1x
x
x
xcep
C
C
C
C
;
1
1x
xcep
х
C
C
C
;
2
2x
xcep
x
C
C
C
;
3
3x
xcep
x
C
C
C
;
1
1
xcep
x
C
C
;
2
2
xcep
x
C
C
;
3
3
xcep
x
C
C
12. Дані обчислень занести до таблиці 1.
13. Дати відповідь на контрольні запитання.
Таблиця 1
досліду
Ємність
C, мкФ
Сила струму
n
Сила струму
n
Ємність
С, мкФ
∆С
x
e
1
2
3
Контрольні запитання
1. Що називають ємністю конденсатора?
2. Якими одиницями вимірюється ємність конденсатора?
3. Що таке заряд конденсатора?
4. Чому під час вимірювання ємності конденсатора потрібно підтримувати таку напругу
заряджання конденсаторів, до якої заряджали еталонний конденсатор?
19
Лабораторна робота №7
Тема: Вимірювання ЕРС та внутрішнього опору джерела струму
Мета: Ознайомитися з одним із методів вимірювання ЕРС, внутрішнього опору і ККД
джерела струму.
Обладнання: Досліджуваний гальванічний елемент (
акумулятор або батарейка
кишенькового ліхтарика); лабораторний амперметр (
шкільний);
лабораторний вольтметр (шкільний) реостат на 6 - 8 Ом і 2 А; вимикач та
з'єднувальні провідники.
Теоретичні відомості
ЕРС джерела виміряти за допомогою вольтметра, опір якого значно більший за
внутрішній опір джерела. Якщо підключити вольтметр до джерела струму, то згідно із
законом Ома для повного кола
;
r
R
I
звідки )
(r
R
I
• Оскільки R>>r , то нехтуючи падінням напруги на внутрішньому
опорі, одержимо
max
U
IR
. Внутрішній опір джерела струму можна визначити на
основі закону Ома, вимірявши напругу на резисторі з відомим опором R приєднаним до
джерела. Оскільки
;
r
R
I
то
;
I
U
I
IR
r
Для визначення ККД джерела струму
необхідно визначити відношення роботи,
виконаної струмом, до роботи сторонніх сил
за один і той самий час:
%;
100
.
с
ст
k
A
А
;
2
Rt
I
IUt
А
k
;
)
(
2
.
t
r
R
I
t
I
А
с
ст
Звідки
%.
100
%
100
U
r
R
R
Хід роботи
1. Складіть електричне коло за схемою. Перевірте надійність електричних
контактів, правильність вмикання амперметра і вольтметра..
2. Зніміть покази вольтметра, коли вимикач розімкнутий. Напруга, яку він
показує, і буде рівна ЕРС, якщо знехтувати падінням напруги на внутрішньому опорі.
3. Замкніть коло і за допомогою реостата відрегулюйте силу струму так, щоб
стрілка амперметра встановилася проти цілої поділки шкали амперметра.
4. Запишіть значення сили струму I та напруги на зовнішній ділянці кола U.
