Описание экспериментальной установки

Принципиальная электрическая схема для наблюдения процессов заряда и разряда конденсатора изображена на рис. 4.

С генератора сигналов специальной формы прямоугольные импульсы через сопротивление поступают на конденсатор . В момент времени (рис. 5) конденсатор начинает заряжаться через сопротивление , напряжение на конденсаторе увеличивается от нуля до по экспоненциальному закону согласно выражению (9). В момент времени (рис. 5) импульс заканчивается, напряжение на входе схемы равно нулю, и конденсатор начинает разряжаться через сопротивление . Напряжение на обкладках конденсатора уменьшается по экспоненциальному закону согласно выражению (10).

На рис. 5 приведена зависимость напряжения на обкладках конденсатора для различных моментов времени при его зарядке и разрядке. В момент времени от генератора напряжений поступает новый импульс и процессы заряда и разряда повторяются. Кривые заряда и разряда конденсатора можно наблюдать на экране электронного осциллографа.

Порядок выполнения эксперимента

1. Подсоедините к гнездам V0 коннектора регулируемый источник напряжений специальной формы настроенный на прямоугольные импульсы положительной полярности. Ручкой «частота» установите частоту импульсов =250 Гц. Ручку «амплитуда» выведите в крайнее правое положение. Предел вольтметра V0 установите 20В.

2. Приведите компьютер в рабочее состояние, «включите» виртуальный осциллограф и настройте его так, чтобы на экране было изображение прямоугольных импульсов.

3. Соберите на наборном поле цепь согласно схеме (рис. 4). Значения емкости и сопротивления возьмите по указанию преподавателя ( =1 мкФ =1 кОм, =0,47 мкФ =1 кОм, =1 мкФ =470 Ом). Измерительные приборы V0 и V1, в схеме – это соответствующие пары гнезд коннектора.

4. Перерисуйте осциллограмму напряжения на бумагу с масштабной координатной сеткой, или сделайте печатную копию экрана.

5. Изменяя частоту прямоугольных импульсов от 250 Гц до 600 Гц через 50 Гц зарисовать осциллограммы напряжений.

6. Отключите вольтметр V0. Вернув ручку «частота» в положение =250 Гц и меняя частоту развертки, добейтесь, чтобы на экране осциллографа осталась только одна кривая разряда. Нажмите кнопку «записать в файл» и сохраните файл в папке.

7. Занесите полученные значения в таблицу.

   , мс
   , В

8. Постройте графики зависимостей и .

9. Определите время релаксации разряда по формуле

10. Рассчитайте время релаксации ( ) по номинальным параметрам и , указанным на миниблоках, и сравните её с экспериментальным значением.