Конденсатор в цепи переменного тока

Теоретическое введение

 

Целью настоящей работы является определение емкости конденсаторов.

Отношение величин заряда Q на любом проводнике к его потенциалу j есть величина постоянная и называется электроемкостью проводника С:

 

. (1)

Электроемкость проводника измеряется зарядом, необходимым для повышения потенциала этого проводника на единицу.

Электроемкость проводника зависит от его размеров, формы и окружающей среды.

В системе СИ за единицу электроемкости принимается Фарада (Ф).

Фарадой называется электроемкость такого проводника, которому для повышения его потенциала на один Вольт необходимо сообщить заряд, равный одному Кулону.

Фарада – слишком крупная единица электроемкости, поэтому чаще электроемкость выражают в микрофарадах (мкФ): 10^–6 Ф. Еще более мелкая единица – (пФ): 1пФ = 10^–12 Ф.

В технике часто используют приборы, обладающие большой электроемкостью, - конденсаторы. Конденсатором называется прибор, состоящий из двух разделенных диэлектриком проводников, на которых находятся равные заряды противоположных знаков. Эти проводники называются обкладками конденсатора.

Электроемкость конденсатора измеряется зарядом, необходимым для повышения разности потенциалов между обкладками на единицу:

 

. (2)

Для получения электроемкости нужной величины конденсаторы соединяют в батареи. На практике встречаются последовательное и параллельное соединение конденсаторов.

Параллельным называется такое соединение конденсаторов, при котором все положительно заряженные обкладки присоединяются к одному проводу, а отрицательно заряженные – к другому.

Электроемкость батареи параллельно соединенных конденсаторов определяется по формуле

. (3)

 

Последовательным называется такое соединение конденсаторов, при котором отрицательно заряженная обкладка предыдущего конденсатора соединяется с положительно заряженной обкладкой последующего.

Электроемкость батареи последовательно соединенных конденсаторов определяется по формуле

 

. (4)

 

В частности, для случая последовательного соединения двух конденсаторов, из этой формулы получаем выражение для общей емкости:

 

. (5)

 

При последовательном соединении в цепи омического сопротивления R,

катушки индуктивности L и конденсатора С выполняется закон Ома для переменного тока:

 

), (6)

 

где индуктивное сопротивление ; емкостное сопротивление

,

 

где n - частота переменного тока.

Если же величина R и X_L настолько малы, что ими можно пренебречь, то из (6) следует, что:

. (7)

 

Выражение (7) представляет собой запись закона Ома для того случая, когда в цепь включено одно емкостное сопротивление. Из соотношения (7) следует, что с увеличением частоты переменного тока n и емкости С сила тока I возрастает.

Из (7) следует формула, по которой в настоящей работе вычисляют емкость конденсатора.

 

. (8)

 

Таким образом, для определения емкости конденсатора необходимо: 1) измерить напряжение U, подводимое к конденсатору; 2) измерить силу тока I, протекающего через конденсатор.

В этой схеме амперметр и вольтметр – приборы переменного тока, которые показывают так называемые эффективные или действующие значения силы тока и напряжения.

Значение постоянного тока, выделяющего в проводнике такое же количество теплоты, что и переменный ток (за одно и то же время), называется действующим или эффективнымзначением переменного тока.

 

Ход выполнения работы

 

1.Собрать цепь по схеме Рис. 1.

2. В настоящей работе необходимо по формуле (8) определить емкость:

а) первого конденсатора С₁;

б) второго конденсатора С₂ ;

в) первого и второго конденсаторов, соединенных последовательно

( С_ПОСЛ);

 

С

А

 

 

V R

 

 

К

Рис.1

 

г) первого и второго конденсаторов, соединенных

параллельно ( С_ПАР).

3. Перемещая движок реостата R, измерить I и U в каждом

случае для трех значений U.

4. Результаты измерений записать в таблицу:

 

 

Измерения	С1	С2	СПАР.	СПОСЛ
U	C	U	C	U	C	U	C
1.
2.
3.

 

Вычисления произвести для каждого измерения. При вычислениях учитывать, что частота переменного тока n = 50 Гц.

5. Проверить формулу параллельного соединения двух конденсаторов

 

 

6. Проверить формулу последовательного соединения двух

конденсаторов

 

 

7. Оформить окончательный результат с учетом погрешности.

 

 

Контрольные вопросы

1. Какова цель работы?

2. Что такое электроемкость проводника? … конденсатора?

3. Что собой представляет собой конденсатор?

4. В каких единицах измеряется электроемкость?

5. Какое соединение конденсаторов называется параллельным? …последовательным?

6. Как зависит ток в цепи конденсатора от его емкости? …частоты?

7. Как выражается емкостное сопротивление?

8. Как записывается закон Ома для цепи переменного тока?

9. Что называется действующим или эффективным значением переменного тока?

Лабораторная работа № 67

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями
2. Анализ денежных потоков и расчет ликвидного денежного потока.
3. АНАЛИЗ И РАСЧЁТ ОДНОФАЗНОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
4. Асинхронные конденсаторные двигатели
5. Бесконтактный двигатель постоянного тока
6. В медицинской практике с целью прогревания конечностей при их отморожении действуют токами ультравысокой частоты (УВЧ). Известно, что при этом не наблюдается сокращения мышц.
7. В сеть постоянного тока радиоприёмник включать нельзя.
8. Взаимодействие токов вызывается их магнитными полями: магнитное поле одного тока действует силой Ампера на другой ток и наоборот.
9. Возбуждением при различных сопротивлениях в цепи якоря
10. Врачевание в первобытном обществе и странах Древнего Востока
11. Выбор аппаратов в цепи трансформатора собственных нужд
12. ВЫБОР ЗАЩИТНЫХ УСТАВОК РАСЦЕПИТЕЛЕЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ И ПЛАВКИХ ВСТАВОК ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ