ТОП 10:

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 30



ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗРЯДА КОНДЕНСАТОРА ЧЕРЕЗ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Ц е л ь р а б о т ы: определение постоянной времени цепи.

П р и б о р ы:экспериментальная установка.

 

Т е о р и я м е т о д а

Всякий, даже “мгновенный” процесс на самом деле длится некоторое время, хотя быть может и очень короткое. Изучение переходных процессов, т.е. установление того или иного явления стационарного течения процессов, позволяет часто глубже вскрыть природу и ход самого явления, понять его, а следовательно и использовать на практике. В области электрических явлений особый интерес представляют переходные процессы при заряде и разряде конденсатора.

Зарядка конденсатора начинается с момента присоединения конденсатора к источнику постоянного тока (схема 1) и длится до момента полного заряда конденсатора т.е. до возникновения разности потенциалов на пластинах конденсатора равной э.д.с. источника. При этом, очевидно, на конденсаторе появится напряжение U, направленное противоположно э.д.с. источника e1. Рост напряжения на конденсаторе по мере накопления зарядов на его обкладках вызывает уменьшение зарядного тока, определяемого формулой

т.к. действующее значение напряжения, равное в каждый момент разности e- U убывает.

В момент полного заряда конден-

сатора, когда U станет равным e,

действующее напряжение окажется

равным нулю и тогда ток заряда

прекратится. Теоретически это

наступит через бесконечно боль-

Схема I. шое время, а практически, если конденсатор заряжается через малое сопротивление, почти мгновенно. Такое убывание тока от максимального до нуля наблюдается при разряде конденсатора, так как ток пропорционален изменению заряда в единицу времени (1), величина заряда пропорциональна емкости конденсатора dq =с dU, то (2)

По закону Ома (3)

 

Тогда из уравнений (2) и (3) получим

или (4)

Формула (4) показывает, что относительный спад напряжения на конденсаторе пропорционален протекшему времени и обратно пропорционален произведению R× с. Следовательно, спад напряжения на конденсаторе происходит тем медленнее, чем больше R и чем больше с, составляющие разрядную цепь. Важным параметром, характеризующим цепь из последовательно соединенных сопротивлений и емкости, является произведение R× с, которое называется постоянной времени цепи. Если взять интегралы от обеих частей уравнения

(5)

знак «минус» указывает на убыль напряжения, то можно определить закон изменения тока при разряде конденсатора

;

;

С учетом того, что e = I0R, I =

имеем I= =I

где I - сила тока к моменту времени, Iо - максимальная сила тока при R - сопротивление, с - емкость, t - время, е - основание натурального логарифма.

Обозначим = - постоянная времени цепи. Если = t, то

I=I = = 0,37 I

Постоянная времени цепи показывает, что через секунд сила тока убывает в 2,7 раза, или составляет от максимального значения 0,37 (рис. 1).

В задачу настоящей работы входит:

изменение силы разрядного тока через различные промежутки времени.

Определение по этой кривой постоянной времени и сравнение t

полученной величины с результатом

расчета по формуле = Rс

рис.1

 

 

П о р я д о к р а б о т ы

1. Собрать схему 2.

секундомер

 

 
 


 

Схема 2.

 

 

В нее входит конденсатор с, большое сопротивление R, которое определяет величину начального зарядного тока, микроамперметр, ключ К и источник e. При работе с электрическими конденсаторами в несколько десятков или сотен микрофарад можно применять стрелочные приборы типа М-24 на 50-100 мкА, при очень больших применяется зеркальный гальванометр.

2. Записать максимальное отклонение стрелки гальванометра в делениях. Оно пропорционально току заряда конденсатора Iо, величина которого определяется только э.д.с. источника тока и зарядным сопротивлением R.

3. Нажать кнопку ключа и не отпускать, одновременно с этим включается секундомер и в процессе разряда конденсатора записать значения амперметра спустя 3с, 6с, 9с, 12с и т.д.

4. Опыт повторить 3 раза.

Показания записать в таблицу:

Таблица

t
I                      
I                      
I                      

5. По полученным данным построить график, выражающий

зависимость: I= f (t)

6. Определить по графику величину постоянной времени цепи соответствующую моменту времени, при котором I = 0,37 пользуясь методом, приведенным на рис. 1 .

7.Сравнить найденную величину с вычисленной по формуле:







Последнее изменение этой страницы: 2016-08-01; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.226.245.48 (0.004 с.)