«Лабораторная работа № 156 Определение ёмкости конденсатора в цепи...»,
Физика в Красноярске

Лабораторная работа № 156 Определение ёмкости конденсатора в цепи переменного тока Цель: экспериментальное определение ёмкостного сопротивления конденсатора из закона Ома для цепи переменного тока и сравнение с теоретическим значением ёмкости плоского конденсатора. Перечень средств обучения: конденсатор с изменяемыми характеристиками, источник переменного тока, вольтметр, амперметр, реостат, ключ, соединительные провода, методические рекомендации по выполнению лабораторной работы, шаблон отчёта, виртуальная лаборатория по физике «Определение ёмкости плоского конденсатора» - http://efizika.ru/html5/156/index.html Инструктаж на рабочем месте проводится согласно инструкции по охране труда при работе в лаборатории организации и принципов построения информационных систем № 408 ИОТ – 363-2022. Краткая теория Постоянный ток не проходит через конденсатор, так как между его обкладками находится диэлектрик. Если конденсатор включить в цепь постоянного тока, то после зарядки конденсатора ток в цепи прекратится. Если же включить конденсатор в цепь переменного тока, то заряд конденсатора CUq ?( вследствие изменения напряжения непрерывно изменяется, поэтому в цепи течёт переменный ток. Сила тока тем больше, чем больше ёмкость конденсатора и чем чаще происходит его перезарядка, т.е. чем больше частота переменного тока. Сопротивление, обусловленное наличием электрической ёмкости в цепи переменного тока, называют ёмкостным сопротивлением X. Оно обратно С пропорционально ёмкости С и круговой частоте ?: 1 ? X . С ?? C Так как ????2, где ? циклическая частота тока, то 1 ? X . С ?? 2 C Из закона Ома для участка цепи переменного тока, содержащего ёмкостное сопротивление, действующее значение тока в цепи равно: U CU I??? 2. С X С Из формулы следует, что в цепи с конденсатором переменный ток изменяется прямо пропорционально изменению ёмкости конденсатора при неизменной частоте тока. 5. Перечень вопросов для допуска к лабораторной работе: Решить кроссворд, найти ключевое слово. 2. Ознакомьтесь с таблицей, заполните установочные параметры эксперимента в шаблоне отчёта согласно варианта (номер компьютера): U, ?,?, S, d в системе СИ. Таблица 1 № U, В ?, Гц UС, B I, А XC, Ом Сэ, Ф 1. 2. 3. 4. 5. Таблица 2 № ? S, м2 d, м Ст, Ф 1. 2. 3. 4. 5. 6.3. Замкните электрическую цепь с помощью ключа и снимите показания силы тока в цепи и напряжения на конденсаторе. Данные запишите в шаблон отчёта. 6.4. Передвиньте ползунок реостата и снимите новые показания силы тока и напряжения для эксперимента №2. Данные запишите в шаблон отчёта. 6.5. Повторите пункт 6.3 еще 3 раза изменяя положение реостата для экспериментов 3-5 соответственно. Данные запишите в шаблон отчёта. 6.6. Для каждого эксперимента рассчитайте ёмкостное сопротивление U С ?. конденсатора по закону Ома для участка цепи переменного тока: X С I Полученные данные перенесите в шаблон отчёта. 1 ? С . 6.7. Для каждого эксперимента рассчитайте ёмкости конденсатора: ?? 2 X С Полученные данные перенесите в шаблон отчёта. ?? S 0 ?, где С 6.8. Вычислите теоретическую ёмкость плоского конденсатора: d ? 12 ??? Ф/м. Полученные данные перенесите в шаблон отчёта. 1085,8 0 6.9. Найдите относительные погрешности измерений показателей ёмкости С? тэ ??. Полученные данные конденсатора в цепи переменного тока: С т перенести в шаблон отчёта. 6.10. Заполните шаблон отчёта. 7. Сформулируйте вывод по проделанной работе. 8. Контрольные вопросы: 1. Почему постоянный ток не проходит через конденсатор? 2. Какое сопротивление называется ёмкостным? Почему оно является реактивным сопротивлением? 3. От чего и как зависит ёмкостное сопротивление? 4. Выполняется ли закон Ома для участка цепи переменного тока, содержащего ёмкостное сопротивление? 5. Конденсатор емкостью С = 2 мкФ включен в цепь переменного тока, частота которого 50 Гц. Определить его емкостное сопротивление и силу тока в цепи, если разность потенциалов между его обкладками 150 В. 9. Требования к оформлению отчета: 1. Тема лабораторного занятия. 2. Цель. 3. Перечень средств обучения. 4. Схема лабораторной установки. 5. Решенный кроссворд с ключом на отдельном листе. 6. Краткое описание хода лабораторной работы с указанием условий проведения эксперимента. Запись результатов измерений и вычислений в таблице. Описание последовательности действий при работе в табличном процессоре. 7. Вывод. 8. Ответы на контрольные вопросы.