Федеральное Агентство по образованию

Физико-технический институт

Кафедра «Общая и теоретическая физика»

Панферов А.А.

по изданию 1985

Курбатовой Л.А., Азовского В.М., Виноградова А.Ю.

Методические указания к лабораторной работе №22 определение ёмкости конденсатора

УДК 537(075.8)

ББК 22.33

П 16

Рецензент:

Лесных Ю.И. – д.ф-м.н., профессор кафедры «Общая и теоретическая физика», Физико-технический институт ТГУ.

Панферов А.А. Лабораторная работа №22 «Определение ёмкости конденсатора».

Методические указания по выполнению лабораторной работы №22 в лаборатории УФЛ №2 – Электричество и магнетизм (Г-314).

Предназначены для студентов инженерных специальностей дневного отделения ТГУ.

Методические указания содержат необходимые теоретические сведения и методически указания по выполнению лабораторной работы.

Утверждено методической комиссией ФТИ (протокол №5 от 29.02.2008г.).

УДК 537(075.8)

ББК 22.33

П 16

 Тольяттинский государственный университет, 2008 г.

Содержание

1. Цель работы 4

2. Оборудование 4

3. Этапы выполнения лабораторной работы 4

4. Литература для предварительной подготовки. 4

5. Описание установки 4

6. Программа эксперимента 4

7. Метод измерений 5

8. Краткие теоретические сведения 6

9. Контрольные вопросы 7

1. Цель работы

Работа посвящена экспериментальному исследованию разрядки конденсатора в электрическом контуре и определению ёмкости конденсатора по результатам эксперимента.

2. Оборудование

• Набор конденсаторов,

• источник тока,

• вольтметр,

• резистор,

• переключатель,

• секундомер.

3. Этапы выполнения лабораторной работы

1. тест по теории, рассчитанный на 1 ч 20 мин;

2. тест по методике данного эксперимента, рассчитанный на 15 мин;

3. эксперимент и заполнение бланка отчёта в электронном виде, рассчитанные на 1 ч 20 мин.

Допуск к последующему этапу осуществляется только по выполнении предыдущего этапа.

Для успешного выполнение лабораторной работы вы должны знать и уметь:

1. отвечать на контрольные вопросы в конце этого пособия;

2. рассчитывать ёмкость конденсатора;

3. рассчитывать среднее значение и его ошибку для величины, измеряемой в эксперименте;

4. рассчитывать погрешность величины, определяемой по формуле;

5. работать на компьютере в EXEL(иметь минимальные навыки).

4. Литература для предварительной подготовки.

И.В. Савельев. Курс общей физики. Изд. М.: Наука, 1982.

Глава I(Электрическое поле в вакууме): §6; ГлаваIii(Проводники в электрическом поле); ГлаваV(Постоянный электрический ток): §§31, 33-36

5. Описание установки

Рис. 1 Электрическая схема установки. E- источник тока,V- вольтметр,C - конденсатор, ёмкость которого следует определить, K - ключ, R – резистор, стрелками обозначены направления тока I и обхода контура

6. Программа эксперимента

1. Зарядить конденсатор от источника тока, установив переключатель К в положение 1 (Рис.1), и измерить вольтметром напряжение Uoна конденсаторе.

2. Установить переключатель в положение 2, что соответствует началу разрядки конденсатора, одновременно запустить секундомер.

3. Определить время по секундомеру, когда напряжение на конденсаторе достигнет определённой величины U, которая рассчитывается предварительно какU=a Uo, гдеa– коэффициент, предоставляемый вам в электронном бланке отчёта во время эксперимента.

4. Повторить 10 раз процедуры 1.-3. Таким образом вы получите 10 пар значений t и U.

5. Рассчитать ёмкость Cпо формуле (4) (ниже) для каждой парыt и U. Найти для этого набора значенийCсреднее значение и оценку его ошибки. (При этом можно использовать средстваEXEL.)

6. Повторить процедуры 1.-5. для конденсатора с другой ёмкостью.

7. Для конденсатора с большей ёмкостью определить значения времени разрядки t_iдо десяти значений напряженияU_i, равномерно распределённых между 0 иUo.

8. Построить по этим данным график зависимости напряжения на конденсаторе от времени разрядки, U(t). На этом же графике построить теоретическую зависимостьU(t) по формуле (3) для известного значенияRи найденного вами значенияCдля соответствующего конденсатора.

9. Заполнить электронный бланк отчёта. В выводах указать результаты вашего эксперимента, с пояснением всех ваших символов. Обязательно приводить (в выводах) ошибки полученных значений и размерности величин. Дать анализ результатов: их физический смысл, согласуются ли они с теоретическими ожиданиями, если нет, то каковы возможные причины расхождения, анализ зависимостей и графиков.