A) meghatározása állandó ballisztikus galvanométer

Lab száma 2,02

MEGHATÁROZÁSA kondenzátor kapacitásához ballisztikus módszerek

Célkitűzés: megismerése az elvet a ballisztikus galvanométeren és mérjük a kondenzátor kapacitása ballisztikus módszerrel.

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 feszültséget az úgynevezett elektromos kapacitás a karmester.

Ez jellemzi az elektromos kapacitás vezetékek ingatlan felhalmozódnak elektromos töltés. Tól (2) összefüggés azt látjuk, hogy a vezetőt elektroemkostuedinennogo fizikai mennyiség, amely számszerűen egyenlő a díjat, amely szükséges tájékoztatni a vezetőt, hogy növelje a lehetőségét, hogy egységet.

Az egység az elektromos kapacitás Farad (F).

Félreeső vezeték elektromos kapacitás függ annak mérete, alakja, és a dielektromos tulajdonságok a környező közegben.

A természetben azonban gyakorlatilag nincs magányos vezetékek, és a jelenléte más szervek mellett a vezető megváltoztatja az elektromos kapacitás. Sőt, hatása alatt a mező a vezeték egy (ábra. 1) történő bemutatás céljából a test hozzá Az indukált díjak merülnek fel. Sőt, a díjak ellenkező előjelű a díjat a karmester A közelebb kerülnek a karmester A és ezért kiderül, hogy-nagy hatással van a benne rejlő lehetőségeket. Ezzel kapcsolatban potenciálja a vezeték és csökken, és annak elektromos kapacitás, a képlet szerinti (2), növelve a etsya.

Azonban, akkor rendszert valósítsanak vezetékek villamos teljesítményű praktikus-idézésben független környező szervek. Egy ilyen rendszer neve egy kondenzátor.

Elektromos kondenzátor tartalmaz két fém elektróda (a kondenzátorok nevezik az elektródok) elválasztott dielektromos réteg. Ahogy a lemezek tipikusan alkalmazott egy vékony fémfóliából, dielektrikum és lehetnek szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú.

Az a képesség, hogy egy kapacitást energia tárolására formájában elektrosztatikus tér jellemzi a kapacitását.

villamos kondenzátor kapacitása nevezzük fizikai mennyiség, arány egyenlő a q a kondenzátor díj közötti potenciálkülönbség a lemezek

A nagysága a villamos kondenzátor kapacitása függ a alakja és méretei a lemezek, a köztük lévő távolság és a dielektromos tulajdonságok a közeg, amely kitölti a teret az elektródák között. Külső szervezet nem érintik a villamos teljesítmény kondenzátor értéke, mert az elektromos mező koncentrálódik benne a kondenzátor.

A legegyszerűbb egy kondenzátor lemezkondenzátor két sík párhuzamos fémlemezek, lineáris méret sokkal nagyobb, mint a közöttük lévő távolság.

Tegyük fel, hogy a területet az egyes lemezek egyenlő S (2. ábra). Egy lemezt helyezünk töltés (+ q), a másik - (-q).

Ha a lemezek elég nagyok ahhoz, ebben az esetben tudjuk figyelmen kívül hagyják a „él-effektus” - a forgalmazási díjak és mező konfigurációk széleik közelében. A díjak vannak elosztva a belső felületén a lemezek lényegében egyenletesen, állandó felületi sűrűséggel. A potenciális különbség az elektródák között egyenlő a szerves térerősség mentén vett bármelyik útvonal létrehozása:

Field által generált két végtelen párhuzamos sík, ellentétes töltésű azonos sűrűsége egyenletes, és erejét is (e-dielektromos állandója között fekvő dielektromos lemezek).

A térerősség a környező térben a lemezeket, lehet

lehet nulla, elhanyagolva a szélén hatások. integráló mentén

elektromos vezetékek (amelyek merőlegesek a lemezek), kapjuk:

Ezért tapasztaljuk, hogy a kapacitás a síkkondenzátor:

Sok esetben megszerezni a szükséges kondenzátorok kombináljuk nevű csoportot az akkumulátort. Kapacitás akkumulátor függ a program kapcsolatot az azt alkotó kondenzátorok. Kétféle vegyületek: konzisztens (3a ábra) és párhuzamos (3B). Arra is lehetőség van, és a vegyes típusú kapcsolatot kondenzátorok az akkumulátort.

Ha kondenzátorok sorba vannak kapcsolva, az akkumulátor kapacitása határozza meg a kapcsolat

A párhuzamos kapcsolás akkumulátor kapacitását úgy határozzuk meg, a képlet

A (3) képlet, tudjuk meg az elektromos kondenzátor kapacitása, ha tudjuk, hogy a potenciális különbség a kondenzátor lemezeket, és a díjat. A töltés kondenzátor mérhető galvanométer tükör, egy ballisztikus üzemmódban.

A fő része a ballisztikus galvanométer (lásd. Ábra. 4) van felfüggesztve függőleges fonalat 1 keret elhelyezett, a területén az állandó mágnes. A keret kerül a pólusok között egy állandó mágnes. Dúsított a fonalat tükör 2 mérésére szolgál a forgásszög túli g mérve az eltolódás 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 erősen 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 szivárog töltés q, a felhalmozott kondenzátor, azaz egy elektromos áram.

Köztudott, hogy az áramvezető részek elhelyezett mágneses mezőt, egy erő hat, amper

ahol - az áramerősség egy vezetőben, l - hossza a vezeték, B - mágneses indukció, g - közötti szög a vektor és az aktuális irány a vezetőben.

Amper erő iránya határozza meg a bal kéz szabályt.

A áramkörben folyó áram a mágneses mező (a. 5. ábra) jár pár Amper erőket, hogy hozzon létre nyomatékot a B tengely:

ahol l - hossza, egy - szélessége a kontúr, - a területen.

Ha a keret N fordul, akkor a nyomaték lesz viszonya határozza meg:

Mint fentebb említettük, a természetes időszaka a ballisztikus galvanométert mesterséges növelése révén a tehetetlenségi nyomaték szabályozás nagyon nagy (a sorrend tíz másodperc). Ha átmennek a galvanométerrel keret rövid áram, akkor feltételezhető, hogy az összes aktuális ideje átadni hatálya alá a hajlított helyzetbe. A keret azonban egyidejűleg kap egy lökést amelynek eredményeként van egy mozgalom, amely leírható az alábbi egyenlettel:

ahol J - tehetetlenségi nyomatéka a keret, - a szöggyorsulás.

vagy figyelembe véve (10)

Ahhoz, hogy meghatározzuk a töltési áthaladó keret, meg kell integrálni a (11) egyenlet.

Miután az integráció, van:

ahol - a szögsebesség által megszerzett keret megszűnése az aktuális időt.

Később, miután a hagyjanak fel a jelenlegi, összhangban a törvény az energiamegmaradás a kinetikus energia a keret bemegy a potenciális energia a rugalmas alakváltozás az izzószál, ahol k -

együttható figyelembevételével elasztikus tulajdonságait a fonalat, és a GM - maximális szög

Egyenletekből (13) és (15) következik, hogy

A 4. ábrából látható, hogy a maximális forgásszöget a keret AM

n. ahol n - osztásszámot műszakban fény „nyuszi” a műszer skála. Ezzel a (15) képletű felírható:

A mennyiség az úgynevezett ballisztikus galvanometer állandó, függ a készülék design.

Egyenlet (3) a kísérleti meghatározása a kapacitás a ballisztikus technika segítségével galvanométer a kifejezés (16) a töltés felhalmozott a kondenzátor a forma:

ahol A - ballisztikai galvanométer állandó, n - a legnagyobb eltolódást a fény „nyuszi” skálán galvanométer, U - a potenciális különbség a kondenzátor lemezeket.

Az, hogy a teljesítmény

a) meghatározása ballisztikus galvanometer állandó.

1. Összeállítás az elektromos áramkört ábrán látható. 6, hogy tartalmazza meghatározására ballisztikai állandó hivatkozás kondenzátor.

2. Kapcsolja be a megvilágító és a galvanométerrel beállított fény „nyuszi” nulla.

3. Állítsa a kapcsolót II 1-es pozícióban a töltés egy referencia kondenzátort a DC feszültségforrás.

4. Zárjuk be a K kulcs

5. potenciométerrel R, hogy létrehoz egy potenciális különbség a kondenzátor egyenlő 0,1 V.

6. A kapcsolási a kapcsolót a helyzetbe P 2, hogy teljesíti a kondenzátor egy ballisztikus galvanométer G és mért a skálán a galvanométer első fény szemetet „nyuszi» - n.

7. Mégis tapasztalat, legalább három alkalommal, minden egyes alkalommal növelve a potenciális különbség egy bizonyos értéket, például 0,1 V.

A mérési eredmény kerül rögzítésre az 1. táblázatban.

4. végez mérést, beleértve a kondenzátorok C1 és C2 az első egymás után, és ezután egyidejűleg. A mérési eredményeket is rögzítésre kerülnek a 2. táblázatban.

A mérési eredmények feldolgozása

1. A (17) képletű, hogy meghatározzák a ballisztikai galvanométer konstans A minden egyes intézkedés, és kiszámítja az átlagos értéket.

2. A 2. táblázat szerint, a (17) képletű, hogy meghatározzuk az értékek a kondenzátorok C1 és C2. és kapacitás értékeit kondenzátor bankok saját soros és párhuzamos kapcsolatot.

3. Hasonlítsa össze a kísérleti eredményekkel, számítások kondenzátor akkumulátor kapacitása saját soros és párhuzamos kapcsolatot az alábbi (7) és (8).

1. Mi határozza meg az elektromos kapacitás magányos felfedező? Adj egy képletet a kapacitás egy magányos vezető szférában.

2. Miért jelenlétében egy karmester, közel a más szerv megváltoztatja az elektromos kapacitás?

3. Miért elektromos kondenzátor kapacitása szinte független jelenléte közel hozzá más szervek?

4. Mi az úgynevezett elektromos kondenzátor kapacitása és milyen függ. Megjeleníti a képlet a kapacitás egy lapos hűtőt.

5. Mi a kondenzátor kapacitása elemek párhuzamos és soros kapcsolat?