2. Опис схеми вимірювання

На рис. 1 зображена схема визначення ємності конденсаторів,

Рис. 1.

де Г – гальванометр, С – досліджуваний конденсатор, R – потенціометр, – джерело постійної напруги, V – вольтметр, П – перемикач, К – ключ. Коли перемикач замкнено на клеми 1 та 2, відбувається зарядка конденсатора. При замиканні конденсатора на клеми 5 та 6 конденсатор розряджається через гальванометр, внаслідок чого рамка гальванометра повертається на певний кут. Кутове відхилення рамки гальванометра відраховується по його лінійній шкалі. Згідно з (3) заряд конденсатора пропорційний максимальному зміщенню покажчика гальванометра по шкалі:

,

де – максимальній показ гальванометра при розрядці конденсатора.

3. Порядок виконання роботи

1. Зібрати схему згідно з рис. 1, включивши еталонний конденсатор з відомою ємністю .

2. Проградуювати гальванометр. Для цього за допомогою потенціометра встановити на клемах 1 та 2 яку-небудь початкову напругу, наприклад, 10 В. Зарядити конденсатор, з’єднавши за допомогою перемикача клеми 3 та 4 з клемами 1 та 2. Розрядити конденсатор, з’єднавши перемикачем клеми 3 та 4 з клемами 5 та 6. Під час розрядки конденсатора через гальванометр відмітити ту найбільшу поділку шкали, до якої відхилиться покажчик (стрілка) гальванометра. Повторити дослід при різних напругах, збільшуючи напругу для кожного наступного досліду на 10 В.

3. Побудувати графік градуювання гальванометра, тобто графік залежності максимального відхилення рамки гальванометра від величини заряду .

4. Підключити до клем 3 та 4 конденсатор невідомої ємності. Розряджаючи конденсатор через гальванометр, знайти максимальні покази гальванометра для декількох різних напруг. По графіку градуювання визначити відповідні цим напругам величини заряду конденсатора і за формулою (2) обчислити його ємність для кож­ного досліду. Знайти середнє значення ємності.

5. Повторити виміри і провести обчислення для іншого кон­денсатора невідомої ємності, а також для послідовного та пара­лельного з'єднання двох конденсаторів. Знайдені значення ємно­стей паралельно та послідовно з'єднаних конденсаторів порівняти з результатами обчислень за формулами:

6. Використовуючи графік градуювання, визначити постійну гальванометра.

4. Вимірювання електричих опорів за допомогою місткової схеми

1. Теоретичні відомості.

Вимірювання опору за допомогою місткової схеми постійного струму полягає у порівнянні невідомого опору з еталонним опором . Суть метода вимірювання зручно розглянути на при­кладі місткової схеми, яку називають містком Уітсона. Місток Уітстона (рис. 1) складається з реохорда АС, гальванометра Г і двох опорів – еталонного та невідомого опору , який необхідно виміряти. Реохорд являє собою натягнуту вздовж масштабної лінійки однорідну дротину, по якій може переміщу­ватись ковзаючий контакт Д. До реохорда підключено джерело постійного струму . Ділянка схеми ВД з гальванометром, яка з’єднує реохорд з точкою В, називається містком. Цей термін і дав назву всій схемі – місткова схема.

Рис. 1.

Місток ВД може бути також і більш складною ділянкою схеми, на якій, крім гальванометра є ще й опори.

Процес вимірювань за допомогою місткової схеми полягає у тому, щоб домогтись, переміщуючи по реохорду контакт Д, рів­ності нулю сили струму на ділянці ВД. В такому випадку різ­ниця потенціалів між точками В і Д згідно із законом Ома дорівнює нулю:

Якщо струм через гальванометр дорівнює нулю, то міст нази­вається зрівноваженим. Умовою зрівноважування моста є співвід­ношення:

(1)

де і – опори ділянок реохорда АД і ДС відповідно. Дійсно, згідно з другим правилом Кірхгофа для будь-якого замкненого контура сума спадів напруг на всіх ділянках контура дорівнює сумі електрорушійних сил джерел струму, які зустрічаються у цьому контурі:

(2)

(Спадом напруги на ділянці контура називається добуток сили стру­му на опір ділянки). Застосувавши це правило для контурів АВД і ВСД місткової схеми при умові зрівноваженості моста, тобто при відсутності струму на ділянці ВД, і з врахуванням того, що у названих контурах нема джерел струму, одержимо:

(3)

(4)

Необхідно звернути увагу на те, що у вузлі А струм розгалужу­ється на та , а через опори і йде однаковий струм , не розгалужуючись у вузді В, оскільки на ділянці ВД струм . З рівнянь (3) і (4) отримаємо співвідношення (1).