fiza5.docx

Mariola Wiśniewska

Zbigniew Zaleski

GiSzN    Grupa 3   para nr 9

Sprawozdanie nr 5

Ćwiczenie nr 37: Wyznaczanie pojemności kondensatorów.

Kondensator składa się z dwóch przewodzących okładek rozdzielonych

warstwą izolatora. Prąd stały nie może płynąć przez kondensator. Jeżeli podłączymy kondensator do źródła prądu stałego o napięciu U, to zaobserwujemy jedynie krótkotrwały prąd, a okładki uzyskają względem siebie różnicę potencjałów U. Stosunek ładunku Q zgromadzonego na kondensatorze do różnicy potencjałów U nazywamy pojemnością kondensatora i zwykle oznaczamy przez C:

Wielkość ta jest wielkością charakteryzującą kondensator, zależną od jego wymiarów geometrycznych i od użytego izolatora. Jeżeli do okładek kondensatora przyłożymy zmienne napięcie:

gdzie Uo – amplituda napięcia, w - pulsacja (w = 2pf ), a f – częstotliwość, to prąd ładowania kondensatora (I) będzie wyprzedzał o p/2 zmienne napięcie, a więc:

Stosunek amplitudy napięcia przyłożonego do kondensatora (Uo) do amplitudy prądu płynącego przez kondensator (Io) nazywamy oporem pojemnościowym lub reaktancją pojemnościową i oznaczamy przez X:

Wartość X zależy od pojemności kondensatora i od częstotliwości prądu zmiennego zgodnie ze wzorem:

Opór pojemnościowy kondensatora można mierzyć metodą mostka

Wheatstone’a. Jednak, zamiast prądu stałego musimy stosować prąd zmienny. Schemat podłączenia elementów mostka przedstawia rysunek

Po zrównoważeniu mostka możemy zapisać:

gdzie Xx -reaktancja kondensatora Cx, Xo – reaktancja kondensatora Co. Stąd

uwzględniając (10a.3) i (10b.5) wyznaczamy nieznaną pojemność:

Wykonanie pomiaru:

1.     Zestawić obwód zgodnie ze schematem:

2.     Ustawić styk Dna środku ławy oporowej AB i tak dobrać znaną pojemność, aby dźwięk w słuchawce był najcichszy. Przesuwając  następnie styk D, w lewo lub w prawo doprowadzić do takiego położenia, przy którym dźwięk w słuchawce zaniknie (będzie najcichszy z możliwych w danym przypadku).

3.     Odczytać wartości l1 i l2 oraz ze wzoru                        obliczyć pojemność Cx. Pomiar powtórzyć dla trzech różnych znanych pojemności C.

4.     Pomiary przeprowadzić dla trzech różnych kondensatorów.

5.     Kondensatory, których pojemność wyznaczyliśmy, połączyć szeregowo    i równolegle i wyznaczyć wartość pojemności zastępczych dla obu połączeń, postępując podobnie jak w pkt. 2 i 3.

6.     Sprawdzić, czy otrzymane wyniki dla połączenia szeregowego i równoległego różnią się od wyników otrzymanych przy zastosowaniu wzorów                                             i                                                 .

7.     Wyniki zestawić w tabelce.