II. Приборы и принадлежности

1. Универсальный полупроводниковый выпрямитель для питания радиосхем УИП-1.

2. Измерительный стенд, включающий в себя:

- милликулонметр,

- переключатель пределов измерения емкости,

- вольтметр,

- конденсаторная батарея.

3. Звуковой генератор.

III. Описание экспериментальной установки и метода измерения

Для измерения заряда конденсатора его разряжают через прибор, называе­мый кулонометром. Этот прибор является разновидностью бал­листического гальванометра в специальном исполнении.

От привычных гальванометров он отличается двумя особенно­стями: массивной подвижной системой, состоящей из рамки с током, намо­танной на ферромагнитный сердечник, и отсутствием пружины, возвра­щающей рамку в начальное положение. Если в обычном гальванометре рамка со стрелкой-указателем, растягивая пружину, отклоняется на угол, пропорциональный току, протекающему по цепи в данный момент, то рамка гальванометра, повернувшись на угол, пропорциональный заряду, протекшему в течение всего импульса тока при разряде конденсатора, остается в этом положении.

При полном разряде конденсатора q=CU, электроемкость можно определить, измеряя заряд, накопленный конденсатором при зарядке его до известного потенциала. Соединяя конденсаторы последовательно, можно увеличить общее напряжение, выдерживаемое цепочкой конденсаторов без пробоя, хотя при этом уменьшается емкость батареи. Напротив, соединяя конденсаторы параллельно, можно увеличить емкость батареи, но общее напряжение не может быть больше пробивного напряжения самого слабого конденсатора.

Для измерения емкости используется испытательный стенд, изображенный на рис. 1. Стенд подключен к регулируемому выходу «0-250 В» выпрямителя с соблюдением полярности. Сам выпрямитель включается в сеть с напряжением 220 В.

На переднюю панель стенда вынесены: милликулонметр, переключатель пределов измерения емкости, вольтметр, вольтметр для контроля напряжения на выходе выпрямителя и зажимах конденсаторной батареи, кнопка «Сброс» для установки нуля милликулонометра. Здесь же находится блок соединений с перемычками и схема соединений конденсаторов, убранных в стенд по соображениям безопасности. Перед началом работы при помощи тумблеров, расположенных на боковой панели, устанавливают величины неизвестных емкостей.

IV. Выполнение работы

1. Потенциометры стенда и выпрямителя повернуть до конца против часо­вой стрелки, подключить выпрямитель к сети;

2. Установить на стенде переключатель пределов измерений К₁ на 150 мил-ликулон, переключатель " РАЗРЯД-ЗАРЯД" в нейтральное положение, по­сле чего включите выпрямитель и стенд тумблерами "ВКЛ".

3. Установить перемычки в схеме соединений так, чтобы конденсатор С₂ был замкнут накоротко, а С₁ подключен к переключателю " ЗАРЯД- РАЗ­РЯД".

4. Поворотом рукояток потенциометров выпрямителя и стенда установить по вольтметру напряжение 30-40В.

5. Переключить схему на "ЗАРЯД", и, когда напряжение достигнет преж­него значения, перебросить переключатель на "РАЗРЯД", а спустя 2-3 се­кунды в нейтральное положение. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: надавив на "СБРОС" при зарядке!!!

6. Если прибор показал меньше 30 милликулон, переключить ключом К₁ предел измерения, нажать кнопку "СБРОС". Когда стрелка прибора вер­нется в исходное положение, повторить процедуру измерения. Во избежа­ние замыканий в схеме, переключатель "РАЗРЯД-ЗАРЯД" обыкновенно должен находиться в нейтральном положении. При измерении малых ем­костей можно произвести несколько циклов -"ЗАРЯД"-"РАЗРЯД", не на­жимая на кнопку "СБРОС", тогда заряд конденсатора равен суммарному показанию прибора, деленному на число циклов.

7. Меняя схему соединений перемычками, измерить заряд второго конден­сатора, затем их параллельного и последовательного соединений. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: не переставляйте перемычки при заряженном кон­денсаторе. В паузах, вычисляя значение емкостей, отключайте выпрями­тель тумблером "ВКЛ".

8. Определите средние значения емкостей для каждого конденсатора и каждого вида соединений:

С_1ср= С_2ср= С _{посл.ср}= С_пар.ср=

9. Для расчета погрешностей найти эквивалентные емкости для последовательного и параллельного соединения С_{посл.ср} и С_пар.ср расчетным путем. Для этого средние значения для С_1ср и С_2ср, найденные из опыта, подставить в формулы:

1). Последовательное соединение:

2). Параллельное соединение: С = С_cp1 + С_cp2

10. Определить абсолютную и относительную погрешности для каждого вида соединений, сравнив среднее значение емкости, полученное опытным путем (п. 8), с соответствующим ему значением, рассчитанным по формуле (п.9).

Таблица 1

U	q	С1	U	q	С2	U	q	Спосл	U	q	С║
В	Кл	Ф	В	Кл	Ф	В	Кл	Ф	В	Кл	Ф