Автор работы: Пользователь скрыл имя, 11 Февраля 2012 в 10:30, лабораторная работа
Цель работы: измерение теплоёмкостей двух конденсаторов, проверка закона последовательного и параллельного соединения конденсаторов.
Министерство
образования Российской Федерации
ТОМСКИЙ
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Наименование
Наименование
Наименование
Лабораторная
Наименование
работы – “Определение ёмкости конденсаторов
измерительным мостиком
Соти”
Исполнитель:
Студент, группы 13А61
Карпов Д.А. (_______)______________(______
(_______)
дата
Руководитель, профессор
Крючков Ю.Ю. (_______)_____________(_______
Должность,
ученая степень, звание
Лабораторная работа 2-02.
Тема: Определение ёмкости конденсаторов измерительным мостиком Соти.
Цель работы: измерение теплоёмкостей двух конденсаторов, проверка закона последовательного и параллельного соединения конденсаторов.
Приборы и принадлежности: осциллограф, звуковой генератор как источник переменного напряжения, конденсатор с известной ёмкостью, два конденсатора с неизвестными ёмкостями, реохорд, соединительные провода.
Краткое теоретическое введение.
Для
измерений теплоёмкостей
Схема содержит конденсаторы С1, С2, омические сопротивления R1, R2, осциллограф и звуковой генератор ЗГ для питания схемы.
Пусть Δφ1, Δφ2 – мгновенные значения напряжений на обкладках конденсаторов, а
ΔφAN, ΔφNB – мгновенные значения напряжений на сопротивлениях R1, R2.
Δφ1=U1= φM- φA;
Δφ2=U2= φM- φB;
Обозначим φA,φB,φM,φN – мгновенные значения потенциалов в точках A, B, M, N, соответственно. Тогда
ΔφAN= φA- φN;
ΔφNB= φB- φN;
Так как потенциалы в точках M и N различны, в ветвях MAN, MBN, ATB текут переменные токи. При любых произвольных R1 и R2 напряжения Δφ1, Δφ2, ΔφAN и ΔφNB
отличаются друг от друга, но сопротивления R1 и R2 можно подобрать так, что ток в диагонали моста ВТА станет равен нулю. Это имеет место когда потенциалы точек А и В
окажутся одинаковыми. Тогда
Δφ1= Δφ2 ;
ΔφAN= ΔφBN.
На обкладках конденсаторов за время Δt накапливаются заряды Δq1 и Δq2.
Δq1= ΔφAN/R1 × Δt
Δq2= ΔφNВ/R2× Δt
Электроёмкость
проводника измеряется количеством
электричества, которое необходимо
сообщить проводнику, чтобы изменить
его потенциал на единицу потенциала,
следовательно, С= Δq / Δφ и поэтому электроёмкости
первого и второго конденсаторов определяются
соотношениями:
С1= ΔφAN/R1 × Δt/ Δφ1
С2= ΔφNВ/R2× Δt/ Δφ2
Следовательно:
С1/С2=R2/R1.
Сопротивления участков струны AN и NB соответственно равны R1=ρ*l1/s и
R1=ρ*l2/s,
где ρ-удельное сопротивление, s-сечение струны, l1 и l2 – длины участков струны AN и BN. Подвижный участок N скользит по струне и изменяет отношение плеч. При произвольном положении контакта N в диагонали моста ATB течёт ток и в телефоне слышен звук. Когда контакт приближается к положению, при котором ток, идущий через телефон, становится исчезающе мал, звук замирает. Если звук в телефоне исчез, то сопротивления R1 и R2 оказались такими, что выполняется соотношение:
левое плечо:
|
l
C |
l’ 1 | l’’ 1 | l’ ‘’1 | l 1ср | l 2 | Величина ёмкости, мкФ |
| Cx1 | 66.5 | 66.4 | 66.6 | 66.5 | 33.5 | 0,5 |
| Cx2 | 46.6 | 46.8 | 46.2 | 46.5 | 53.5 | 0,8 |
| Cx посл | 73.4 | 73.3 | 73.5 | 73.4 | 26.6 | 0,4 |
| Cx паралл | 38.6 | 38.7 | 38.8 | 38.7 | 61.3 | 1,6 |
правое плечо:
|
l
C |
l’ 1 | l’’ 1 | l’ ‘’1 | l 1ср | l 2 | Величина ёмкости, мкФ |
| Cx1 | 35,1 | 35,2 | 35,3 | 35,2 | 64,8 | 0,5 |
| Cx2 | 52,4 | 53,4 | 52,5 | 52,8 | 47,2 | 1,1 |
| Cx посл | 29 | 29,1 | 29,2 | 29,1 | 70,9 | 0,4 |
| Cx паралл | 61,4 | 61,5 | 61,3 | 61,4 | 38,6 | 1,6 |
| Cx1 ср | Cx2 ср | Cx посл ср | Cx паралл ср |
| 0,5 мкФ | 0,95 мкФ | 0,4 мкФ | 1,6 мкФ |
СЭ=1*10-6мкФ
Подсчёт результатов:
Левое плечо:
Правое плечо:
Вывод:
С помощью мостовой схемы, называемой “мостиком Соти” мы измерили электроёмкости 2х конденсаторов, а также проверили законы последовательного и параллельного соединения конденсаторов. На основании данных таблиц нашли средние значения неизвестных ёмкостей Cx1 и Cx2 , а также ёмкости Cx паралл и Cx посл , которые образуются при последовательном и параллельном соединении конденсаторов.