Заказ работы

Заказать
Каталог тем

Самые новые

Значок файла Основы микропроцессорной техники: Задания и методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 200400 «Промышленная электроника», обучающихся по сокращенной образовательной программе: Метод. указ./ Сост. Д.С. Лемешевский. – Новокузнецк: СибГИУ, 2003. – 22 с: ил. (4)
(Методические материалы)

Значок файла Организация подпрограмм и их применение для вычисления функций: Метод. указ./ Сост.: П.Н. Кунинин, А.К. Мурышкин, Д.С. Лемешевский: СибГИУ – Новокузнецк, 2003. – 15 с. (2)
(Методические материалы)

Значок файла Оптоэлектронные устройства отображения информации: Метод. указ. / Составители: Ю.А. Жаров, Н.И. Терехов: СибГИУ. –Новокузнецк, 2004. – 23 с. (2)
(Методические материалы)

Значок файла Определение частотных спектров и необходимой полосы частот видеосигналов: Метод указ./Сост.: Ю.А. Жаров: СибГИУ.- Новокузнецк, 2002.-19с., ил. (2)
(Методические материалы)

Значок файла Определение первичных и вторичных параметров кабелей связи: Метод. указ./ Сост.: Ю. А Жаров: СибГИУ. – Новокузнецк, 2002. – 18с., ил. (2)
(Методические материалы)

Значок файла Операционные усилители: Метод. указ. / Сост.: Ю. А. Жаров: СибГИУ. – Новокузнецк, 2002. – 23с., ил. (2)
(Методические материалы)

Значок файла Моделирование электротехнических устройств и систем с использованием языка Си: Метод указ. /Сост. Т.В. Богдановская, С.В. Сычев (7)
(Методические материалы)

Каталог бесплатных ресурсов

Исследование разряда конденсатора и определение его емкости

исследование разряда конденсатора и определение его емкости

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Изучение процессов разряда конденсаторов в  - цепочке.

2. Определение постоянной времени цепи и емкости конденсатора.

2. БИБЛИОГРАФИЯ

1. Савельев И.В. Курс физики: Учеб. пособие для студентов втузов. - М.: Наука, 1978. - Т.2.: Электричество и магнетизм. Волны Оптика. - 480 с.

2. Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. - 2-е изд., перераб и доп. - М.: Высш. шк., 1990. - 478 с.

3. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики: Учеб. пособие для втузов. - М.: Высш. шк., 1989. - 608 с.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

3.1 RC – цепочка, постоянная времени и разряд конденсатора

Рассмотрим цепь, состоящую из конденсатора С и сопротивления R (рисунок1). Сообщим обкладкам конденсатора разноименные заряды. Тогда в цепи возникнет электрический ток I и заряд на обкладках конденсатора будет убывать. Если U – мгновенное значение напряжения на обкладках конденсатора, R – сопротивление резистора, то по закону Ома сила тока I в цепи равна

 

Рисунок1                                           .                            (1)

Учитывая, что , выражение (1) записывается в виде  и его дифференциал может быть представлен следующим образом (RC – постоянная величина):

.                                               (2)

Подставляя  (знак минус указывает на убыль заряда на пластинах конденсатора при его разряде), получим дифференциальное уравнение, описывающее закономерность изменения тока в данной цепи:

.                                               (3)

Решим дифференциальное уравнение (3) методом разделения переменных:

.                                               (4)

Если в начальный момент времени ток равен , то, проинтегрировав выражение (4):            ,

получим                               .                                              (5)

Потенцируя последнее соотношение, найдем ток I:

,                                               (6)

где  называется постоянной времени цепи.

Выясним физический смысл постоянной времени : при , из уравнения (6) следует, что . Таким образом, постоянная времени  равна тому промежутку времени, при котором сила тока в цепи уменьшается в  раз. Чем больше эта величина, тем медленнее спадает сила тока в цепи, содержащей емкость и постоянное сопротивление.3.2 Методика определения постоянной времени и емкости конденсатора

Из выражения (5) следует, что . Таким образом,  линейно зависит от времени , при этом тангенс наклона прямой равен  и данная прямая линия должна проходить через начало координат. Построив в полулогарифмическом масштабе зависимость  как функцию времени, можно найти постоянную времени цепи и емкость конденсатора.

4. ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ

1.     Лабораторная установка для исследования разряда конденсатора и измерения его емкости.

2.     Цифровой мультиметр М-83, микроамперметр на 50 мкА, две батарейки.

3.     Секундомер.

5. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

На рисунке 2 представлена электрическая схема лабораторной установки для исследования процесса разряда конденсатора и измерения его емкости. В работе применяются электролитические конденсаторы емкостью 400...2500 мкФ, рассчитанные на напряжение 6...12 В. Резистор R имеет сопротивление  100...150 кОм. Для измерения тока применяется микроамперметр на 50 мкА или мультиметр DT – 830. Напряжение измеряется мультиметром.

 

Рисунок 2

6. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.     Ознакомьтесь с установкой, подключите к клеммам 4 и 5 микроамперметр для измерения тока. Тумблер К2 установите в нижнее положение. При таком положении в цепь подключается конденсатор С1. В среднем и в вернем положении тумблера подключаются соответственно конденсаторы С2 и С3.

2.     Замкните ключ К1, определите начальный ток . Значение начального тока запишите в таблицу 1.

3.     Отключите источник постоянного тока от конденсатора. Для этого выключите ключ К1 и включите секундомер. Конденсатор начнет разряжаться через сопротивление резистора, ток со временем будет уменьшаться.

4.     Снимите 10...15 показаний силы тока через каждые 10...20 с. Результаты измерений запишите в таблицу 1.

5.     Повторите измерения для среднего и верхнего положения тумблера К2. Результаты измерений запишите в таблицу 1.

6.     Рассчитайте для всех значений времени величины  и .

7.     По данным таблицы 1 постройте графики зависимостей  от времени для различных емкостей. По вертикальной оси (оси ординат) откладывайте значения,  по горизонтальной оси (оси абсцисс) – время .

8.     Экспериментальный график должен представлять собой прямую линию, проходящую через начало координат. Построение графика необходимо делать с использованием метода наименьших квадратов.

Таблица 1

 Положение тумблера К2  

Время,

t, с

 

I, мкА

   С, мкФ
   

Нижнее

0

10

20

30

40

…..

100

…..

     
   

Среднее

0

10

20

30

40

…..

100

…..

     
   

Верхнее

0

10

20

30

40

…..

100

…..

     

Емкость, С, мкФ

С1 =

С2 =

С3 =

Сопротивление, , Ом

=

9.     По графику определите тангенс угла наклона экспериментальной прямой к оси времени  и по известному значению сопротивления резистора  рассчитайте емкость конденсатора .

7.        КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1.        Дайте физическое объяснение процессов, происходящих при разряде конденсатора. Получите зависимость силы тока от времени при разряде конденсатора через активное сопротивление.

2.        Объясните методику определения электрической емкости в данной лабораторной работе.

3.        В чем состоит физический смысл постоянной времени  цепи?

4.        Объясните почему при включении электролитического конденсатора в цепь необходимо учитывать его полярность.

5.        Как будет влиять на время заряда и разряда конденсатора изменение напряжения источника постоянного тока, изменение сопротивления резистора?

6.        Какую опасность представляют обесточенные цепи с заряженными конденсаторами?



Размер файла: 163.5 Кбайт
Тип файла: doc (Mime Type: application/msword)
Заказ курсовой диплома или диссертации.

Горячая Линия


Вход для партнеров