ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАРЯДА И ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА

Лабораторная работа
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАРЯДА И ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА
Цель работы: определить величину заряда конденсатора и рассчитать его емкость.
Оценить правдоподобность полученного результата.
О б о р у д о в а н и е: источник питания, резистор 20 кОм, мультиметр, ключ,
конденсатор 4700 мкФ, электронный секундомер.
Содержание и метод выполнения работы
Поскольку емкость конденсатора  это отношение величины заряда, имеющегося на
его обкладках, к напряжению на конденсаторе (C = q/U), то экспериментально определить
величину емкости конденсатора можно следующим образом.
Напряжение на конденсаторе можно измерить непосредственно с помощью
мультиметра.
Заряд конденсатора определяют таким способом. Заряд на обкладках появляется в
процессе зарядки конденсатора, т. е. при протекании тока в соответствующей
электрической цепи. Поскольку сила тока в цепи это заряд, протекающий через проводник
в единицу времени, то величину заряда, прошедшего по цепи, можно найти, умножив
силу тока на время. По мере зарядки конденсатора сила тока в цепи изменяется, поэтому
для подсчета заряда весь период зарядки разбивают на малые интервалы, в течение
которых можно силу тока считать постоянной. Величина заряда, на которую изменился
заряд конденсатора за промежуток времени, рассчитывается по формуле q=It.
Просуммировав q, можно получить величину заряда конденсатора q (q = q1 + q2 + q3
+ …+ qn).
Порядок выполнения работы
1.
R
+
Соберите
электрическую
цепь
по
схеме,
приведенной на рисунке.
V
2. Переведите мультиметр в режим измерения
+
C
V
постоянного напряжения. Установите диапазон 0-20 В.
3. Подготовьте таблицу для записи результатов
измерений и проведения расчетов.
Таблица результатов измерений и вычислений
Промежуток
времени
Напряжение
Сила тока
t
с
U
I=U/R
В
А
0
15
30
45
…
300
Лабораторная работа «Определение заряда и емкости конденсатора»
q=It
Заряд
2
Кл
4. Убедитесь в том, что конденсатор разряжен. Подключите мультиметр к выводам
конденсатора. При этом его показания (величина напряжения) должны равняться нулю. В
противном случае выводы конденсатора замкните на короткое время проводником.
5. Подключите мультиметр параллельно сопротивлению (в режим измерения
постоянного напряжения).
6. Замкните ключ и одновременно начните отсчет времени. Через каждые пятнадцать
секунд записывайте показания вольтметра на протяжении пяти минут зарядки
конденсатора.
7. Через пять минут с начала зарядки разомкните ключ.
8. Отключите мультиметр от резистора и измерьте с его помощью напряжение UC, до
которого зарядился конденсатор.
9. На основании закона Ома рассчитайте силу тока в цепи и вычислите величины
зарядов q накапливаемые конденсатором каждые 15 с. После этого заряды q сложите,
определяя тем самым заряд q на обкладках конденсатора.
10. Вычислите емкость конденсатора C=q/UС.
11. Сравните величину емкости, полученную при обработке данных эксперимента,
со значением, указанным на конденсаторе.
Контрольные вопросы:
1. На чем основан метод определения емкости конденсатора, который вы
использовали в данном эксперименте?
2. От чего зависит величина тока зарядки конденсатора?
3. Анализируя формулу электроемкости C=q/U, можно ли утверждать, что
электроемкость проводников зависит от сообщенных им зарядов ( Cq) и возникающего
между ними напряжения ( C1/U)? Почему?
4. Плоский конденсатор, размер пластин которого много больше расстояния между
ними, присоединен к источнику постоянного напряжения. Изменится ли напряженность
электрического поля внутри конденсатора, если заполнить пространство между его
обкладками диэлектриком? Рассмотреть два случая: 1) источник остается включенным; 2)
источник отключен.
5. Почему, если параллельно рубильнику включить конденсатор, искрение при
размыкании рубильника прекращается?