Galvanométer - studopediya
Lab № 3
MEGHATÁROZÁSA kondenzátor kapacitása
A ballisztikai
A cél a munkát. megismerése az egyik meghatározó módszer kondenzátor kapacitása; kísérleti vizsgálati képletek meghatározásához egy rendszer kapacitása a két párhuzamosan kapcsolt kondenzátorok és sorba.
Eszközök és kiegészítők: ballisztikus galvanometer megvilágító skálán, voltmérő, egy áramgenerátor, a potenciométer, a vezetékeket ismert és ismeretlen kapacitás kondenzátorok.
3.1. elméleti információk
A tapasztalat azt mutatja, hogy a különböző vezetékek, megbízott azonos mennyiségű villamos energia, különböző lehetőségeik. Fokozott töltés, például egy izolált vezeték egyenesen arányos a növekedés a kapacitás
Az arányossági tényező egyenlő az arány a felhalmozódott töltés a potenciális nevezett elektroomkostyu (vagy egyszerűen kapacitás) a vezeték
Kapacitás leírja a vezetékek felhalmozni elektromos töltés. Tól (3.2) azt látjuk, hogy a tartály egy elszigetelt vezetőt egy fizikai mennyiség, amely számszerűen egyenlő a díjat, amely szükséges tájékoztatni a vezetőt, hogy növelje a lehetőségét, hogy egységet. Az egység a kapacitás van Farad (F). Kapacitás félreeső vezeték méretétől függ, alakja és dielektromos tulajdonságok, a környezet.
A természetben gyakorlatilag nincs magányos vezetékek, és a jelenléte más szervek mellett a vezető megváltoztatja a kapacitását. Sőt, hatása alatt a mező a vezeték egy (ábra. 3.1) a testen ellop cirkuláltatjuk indukált díjak merülnek fel. Ebben az esetben a díjak ellenkező előjelű a test B közelebb rendezett a karmester A és
Field gyengíteni, ami csökkenti a kapacitás a vezető és növeljék a villamos teljesítmény a következő képlet szerint (3.2).
Azonban lehetséges, hogy hajtsák végre a rendszer vezetékek kapacitása szinte független a környező szervek. Egy ilyen rendszer neve egy kondenzátor. Elektromos kondenzátor két fém elektróda, ismert elektródák elválasztva egy dielektromos réteg. Az alakja és elrendezése elektródák, hogy a tér által generált, hogy rájuk azonos nagyságrendű, de ellenkező előjellel a díjak, betöményítettük egy keskeny rés közöttük, a külső test nem befolyásolja a kapacitást. Ez a feltétel teljesül két párhuzamos lemez, két koaxiális henger, két koncentrikus gömbök. Ennek megfelelően, vannak olyan lapos, gömb alakú és a hengeres kondenzátorok.
Tekintsünk egy párhuzamos-lemezkondenzátor. Hagyja - díjat a lemezeket :; - a terület minden egyes lemez; - a távolság a lemezek között. A térerősség az elektródák között
ahol - az elektromos állandó; - a dielektromos állandója a közeg; - a felületi töltéssűrűség a lemezeken.
A lehetséges az elektródák között (a karakter)
Így, az elektromos kapacitás lapos kondenzátor
Formula (3.5) kapacitás lapos kondenzátor csak akkor érvényes, a kis értékei esetén a távolság a lemezek között el lehet hanyagolni, ha az elektrosztatikus mező egyenletességét az A lemezek szélei rendellenességek (vége hatások).
Ábra. 3.2. párhuzamos soedineniekondensatorov
Ábra. 3.3. Posledovatelnoesoedinenie kondenzátorok
Sok esetben megszerezni a szükséges kondenzátorok kombináljuk nevű csoportot az akkumulátort. Kétféle vegyületek: a párhuzamos (. 3.2 ábra) és konzisztens (3.3 ábra.). Arra is lehetőség van, és a vegyes típusú kapcsolatot kondenzátorok az akkumulátort.
Párhuzamosan kapcsolt feszültség a kondenzátorok egyaránt :.
Így, ha párhuzamosan kapcsolt a teljes rendszer kapacitását
Amikor csatlakoztatja a kondenzátorok azonos díjat. Ebben az esetben,
A kondenzátor nem csak számítani, hanem mérni a legkülönfélébb módokon. Ebben a tanulmányban tartályt használunk meghatározására ballisztikai galvanométer - magneto-érzékeny eszköz a rendszer.
3.2. A berendezés leírása és a mérési módszer
A fő része a ballisztikus galvanométer (ábra. 3.4) van felfüggesztve függőleges fonalat 1 keret elhelyezett, a területén egy állandó mágnes, és amelyek szorosan vannak menetei a mérőtekercs a vékony drót. A keret kerül a pólusok között egy állandó mágnes. Dúsított a fonalat tükör 2 mérésére szolgál a forgásszög keret által meghatározott eltolási fény „nyuszi” a skálán (a fénysugarat az izzó 3 visszaverődik a 2 tükör és beeső skálán 4). Ahhoz, hogy a keret van rögzítve egy üreges henger 5, amely jelentősen növeli a tehetetlenségi nyomatéka, és ennek következtében, az időszak az oszcilláció a mozgó rendszert, ez nem túl súlyú.
Amikor a zárólemezek egy feltöltött kondenzátor a kerethez egy ballisztikus galvanométer egy rövid ideig szivárgás töltés. felhalmozott kondenzátor, azaz az elektromos áram jelentkezik. aktuális idő múlásával ebben az esetben a kondenzátor kisülési ideje a mérési tekercset. Ez összehasonlítható az érték. ahol - a tekercs ellenállása - kapacitás. Ez tipikusan kevesebb, mint néhány századmásodperc alatt. Például, ha a mennyiség és a
Köztudott, hogy az áramvezető részek elhelyezett mágneses mezőt, egy erő hat, amper
ahol - a jelenlegi a vezetőt; - hossza a karmester;
- a mágneses indukció; - közötti szög a vektor és az aktuális irány a vezetőben.
Az áramkör egy áram mágneses mezőt fellépni egy pár amper erők. amely létre nyomatékot a B tengely (ld. 3.5.):
ahol l - hossza - szélessége a kontúr, - a területen.
Ha a keret fordulat, akkor a nyomaték fogja meghatározni a kapcsolat
Az egyenlet a mozgás a keret felírható a következőképpen:
ahol - a tehetetlenségi nyomaték a keret; - szöggyorsulás, vagy figyelembe véve (3.10)
Mivel a nagy tehetetlenségi nyomatéka a keret alatt a kondenzátor kisülése szinte nincs idő, hogy ki az egyensúlyi helyzet. Ahhoz, hogy meghatározzuk a töltési áthaladó keret, meg kell integrálni az egyenlet (3.11)
Miután integráció van
ahol - a szögsebesség által megszerzett keret megszűnése az aktuális időt; Q - díjat, amely áthaladt a keretet.
Később, miután a hagyjanak fel a jelenlegi, összhangban a törvény az energiamegmaradás, a kinetikus energia a keret. ez alatt szerzett folyt áram, hogy adja át a potenciális energiája deformáció a rugalmas fonalat. ahol - együttható, amely lehetővé teszi a rugalmas tulajdonságai a menet (torziós egység), - a maximális elfordulási szög a keret (az első eltérés szögét). Így
Tól (3.13) és (3.14) következik, hogy
Ábrából 3.4 ábrán látható, hogy a maximális forgási szöge a keret. ahol n - osztásszámot műszakban fény „nyuszi” a műszer skála. Ennek megfelelően, a képlet (3,15) úgy reprezentálható, mint
Méret - a ballisztikus galvanométer állandó számszerűen egyenlő a töltés átirányítási nyuszi egyik részlege a skála, és attól függően, az eszköz kialakítása.
Figyelembe ismert kapacitív és meghatározzuk egy adott feszültség mellett. találni:
Ismeretlen kapacitás már meghatározható, hogy megkérjük az U és meghatározza:
Különösen, az egyenlőség. kapacitását meghatározza a képlet
3.3. Az, hogy a teljesítmény