Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторная работа № 37.
Изучение процессов заряда и
разряда конденсатора.
Цель работы : Изучение кривых заряда и разряда конден са тора при различных параметрах электрической цепи и вы числение времени релаксации.
Теоретическая часть :
Квазистационарные токи - это медленно текущие токи. Ве личина таких медленно меняющихся токов в каждый мо мент времени остается одинаковой во всех сечениях не раз ветвленной проводящей цепи. Мгновенное состояние ква зистационарных токов достаточно точно определяется законом Ома и правилом Кирхгофа и тем точнее, чем мед ленней меняются токи .
J,U,q - мгновенное значение тока, заряда и разности потенциалов между обкладками .
Заряд конденсатора.
Применяя закон Ома IR=E-U, и зная, что
где q- заряд конденсатора . Тогда
где I0=E/R и график зависимости q(t) и I(t) имеет вид
Процесс разрядки.
dq - уменьшение заряда за время dt. При разряде в цепи протекает ток J=-dq/dt. Знак "-" показывает что сила убывает. Зная что q=CU, где U -разность потенциалов, тогда U=IR при t=0 q=q0
тогда
где U0=q0/C .Тогда получаем график зависимости q(t)
Полученное выражение показывает, что процесс заряда и разряда происходит не мгновенно, а с конечной скоростью.
Время релаксации t=RC. Время релаксации показывает,
через какое время после выключения ЭДС напряжение и заряд уменьшиться в e раз. Для определения t необходимо
измерить время за которое величина заряда уменьшиться до половины первоночального значения t1/2. Оно определяется из выражений:
Тогда t1/2=RC*ln2 RC=1.44t1/2 .
Если обкладки конденcатора попеременно подключать к источнику тока и к сопротивлению R, то график процесса зарядки и разрядки конденcатора имеет вид. Эти процессы можно наблюдать с помощью осциллографа .
Схема установки:
Результаты измерений:
Заряд Разряд
|
x |
y |
x |
y |
|
где x= мсек, y= мвольт
|
N |
R1 |
R2 |
C |
t1/2 |
RC |
t=1.44t1/2 |
|
1 |
||||||
|
2 |
||||||
|
3 |
eRC=eR+eC=2.5%+2.5%=5%
dRCср=0.05*3*10-5=0.15*10-5
dtср=0.05*x=0.05*0.1*0.001=0.5*10-5
et=et=0.05/0.23=20%
В результате мы получили одинаковые значения времени релаксации, вычисленные по формуле и полученные опытным путем. Это подтсверждает наши теоретические выкладки. Незначительное отличие значений объясняется погрешностью измерений.