List of work

Тема роботи:

Визначення енергії зарядженого конденсатора

Мета роботи:

Визначити енергію зарядженого конденсатора і розрахувати його ємність.

Обладнання:

Набірна панель з елементами електричного кола, резистор (200 мкФ), 2 конденсатора (470 мкФ), датчик напруги DT001, датчик струму DT005, з’єднувальні провідники, джерело струму, АЦП NOVA LINK, ПК.

Програмне забезпечення:

MultiLab.

Теоретичні відомості

Основною характеристикою конденсатора є його ємність, яка характеризує здатність накопичувати електричний заряд. У позначенні конденсатора використовують номінальну ємність, а його реальна ємність може значно відрізнятися від цього значення, що залежить від ряду чинників. Реальна ємність конденсатора визначає його електричні властивості. Так, відповідно до означення ємності, заряд на обкладинками пропорційний до напруги між обкладинками (q = CU), з іншого боку заряд конденсатора може бути визначений під час його розрядки через силу струму розрядки. Визначаючи величину заряду, можна просто розрахувати його ємність.

Конденсатор може накопичувати електричну енергію. Енергія зарядженого конденсатора:де U — напруга (різниця потенціалів), до якої заряджений конденсатор, а q - електричний заряд.

Експериментальна установка

Налаштування експерименту

1. Зберіть електричне коло відповідно до фото.

2. З’єднайте датчик напруги паралельно до конденсаторів.єднайте датчик напруги паралельно до конденсаторів.

3. З’єднайте послідовно з резистором датчик струму.

4. З’єднайте АЦП з USB входом ПК.

5. З’єднайте датчики напруги і струму з АЦП, використовуючи перший і другий вхід.

6. Переконайтеся, що датчики налаштовані правильно, для чого натисніть на короткий час кнопку Пуск, а потім Стоп.. Графіки повинні бути горизонтальними.

Налаштування ПЗ

1. Запустіть програму MultiLab.

2. Відкрийте вкладку Реєстратор – Налаштування Реєстратора, і переконайтеся, що датчики розпізнано і підключено до входів.

3. У вікні налаштувань датчика натисніть Далі.

4. Оберіть у списку частоту вимірів  - 500 вимірів за секунду.

5. Натисніть Далі.

6. Оберіть час вимірів – 10 с.

7. Натисніть Закінчити.

Хід експерименту

1. Увімкніть джерело живлення і виставте напругу 12 В.

2. Перемикач на схемі повинен відповідати положенню заряджання конденсатора.

3. Оберіть кнопку Новий експеримент 

4. Натисніть кнопку Пуск 

5. Перемикніть конденсатор на розрядження.

6. Повторно зарядіть і розрядіть конденсатор.

7. Дочекайтеся завершення реєстрації даних.

Аналіз даних експерименту

1. Виконайте утинання графіка, необхідне для виокремлення одного циклу розрядки конденсатора.

2. Установіть Перший курсор на графік струму у точці, яка відповідає його максимальному значенню.

3. Установіть Другий курсор на графік струму у точці, яка відповідає відсутності струму.

4. У верхньому меню оберіть Майстер аналізу.

5. Оберіть вкладку Перетворення – Інтеграл.

6. На отриманому графіку Установіть Перший курсор у точці, яка відповідає максимальному значенню,

7. Прочитайте значення заряду q під графіком і занесіть його у таблицю.

8. Перемістіть курсор на графік напруги і прочитайте його початкове значення U. Занесіть його у таблицю.

9. Обрахуйте і занесіть у таблицю значення ємності конденсатора C.

10. Обрахуйте і занесіть у таблицю значення енергії зарядженого конденсатора W.

11. Зробіть висновки відповідно до мети роботи і похибок вимірювання.

Приклад проведення експерименту

Таблиця результатів

Завантажити таблицю Exel

Додаткові коментарі

При виконанні роботи зверніть увагу на те, що у роботі використовується джерело постійного струму.