Лабораторная работа по физике на тему:
"Исследование зависимости силы тока от электроёмкости
конденсатора в цепи переменного тока"
Цель
работы: изучить влияние электроёмкости на
силу переменного тока.
Оборудование: набор
неполярных конденсаторов известной ёмкости, регулируемый
источник переменного тока ЛАТР, миллиамперметр с пределом измерения до 100
мА переменного тока, вольтметр с пределом измерения до 75 В
переменного напряжения, соединительные провода.
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
(q=CU) 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 XC. Оно обратно
пропорционально ёмкости С и круговой частоте ω:
или, с
учётом, что ω=2πν, где ν- частота переменного тока, (1).
Из закона Ома для участка цепи переменного тока, содержащего ёмкостное
сопротивление, действующее значение тока в цепи равно: (2).
Из
формулы (2) следует, что в цепи с конденсатором переменный
ток изменяется прямо пропорционально изменению ёмкости конденсатора при
неизменной частоте тока.
Графически зависимость силы тока от электроёмкости конденсатора в цепи
переменного тока изображается прямой линией (рис.1).
В этом и предстоит убедиться опытным путём в данной работе.
Ход работы.
1. Собрать электрическую схему согласно рисунка 2 и перечертить её в тетрадь:
2. Подготовить таблицу для результатов измерений и вычислений:
Частота
тока
ν,
Гц
|
Напряжение
на
конденсаторе
U,
В
|
Ёмкость
конденсатора
С, мкФ
|
Ток
в цепи
I,
мА
|
Ёмкостное
сопротивление
,
Ом
|
измеренное
|
вычисленное
|
50
|
50
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Для каждого конденсатора из набора измерить силу тока при напряжении 50
В.
4. В каждом опыте рассчитать ёмкостное сопротивление по закону Ома для участка
цепи переменного тока: ,
здесь I -
действующее значение тока в мА, U=50
В - действующее значение напряжения.
5. В каждом опыте вычислите ёмкостное сопротивление по заданным значениям
частоты переменного тока ν=50Гц и ёмкости конденсатора С: , здесь С -
ёмкость в
мкФ.
6. Сравните результаты расчётов в п.4 и в п.5 и сделайте вывод о выполнимости
закона Ома для участка цепи переменного тока содержащего электроёмкость с
учётом погрешности измерений.
7.
Постройте график зависимости силы тока от электроёмкости конденсатора в цепи
переменного тока:
8. Запишите вывод по результатам опытов и ответьте на контрольные вопросы.
________________________________________________
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.
Напряжение на конденсаторе изменяется по закону .
Запишите уравнение переменного тока в цепи с конденсатором.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.