WYZNACZANIE POJEMNOŚCI KONDENSATORA METODĄ POMIARU CZASU ROZŁADOWANIA (02).docx

Uwagi:

I. Wstęp teoretyczny:

Schemat układu służącego do wyznaczania pojemności kondensatorów metodą pomiaru czasu rozładowania :

              Przy zamknięcia klucza K , kondensator C zostaje naładowany do napięcia 45V . Ujemnie naładowana okładka kondensatora jest połączona z siatką triody , co powoduje , że lampa jest „zatkana”. Po otwarciu klucza K , kondensator C rozładowuje się poprzez opornik R2 . Kiedy napięcie na kondensatorze obniży się na tyle , że trioda zacznie prze-wodzić prąd - zaświeci się neonówka . Czas , który upłynie od chwili otwarcia klucza K do zapalenia neonówki (odblokowanie triody) jest miarą pojemności badanego kondensatora.             

W pomiarach pojemności kondensatorów powszechnie stosuje się  różnego rodzaju mostki prądu zmiennego . Istnieją  jednak  pewne typy kondensatorów których  polarność nie pozwala na włączenie w obwód  mostka  prądu zmiennego. Pojemność tego typu kondensatorów wyznacza się innymi metodami. Jedna z nich polega na pomiarze czasu rozładowania  kondensatora .  

II. Przebieg ćwiczenia:

Źródłem napięć ( 45 V do ładowania kondensatora i 350 V do zasilania lamp ) jest prostownik lampowy . Przy zamknięciu klucza K , kondensator C zostaje naładowany do napięcia 45 V . Ujemnie naładowana okładka kondensatora jest połączona z siatką triody , co powoduje że lampa nie przewodzi prądu elektrycznego . Opornik R1 zabezpiecza prostownik przed zniszczeniem wskutek ewentualnego poboru zbyt dużej mocy  podczas ładowania kondensatora . Po otwarciu  klucza  K  , kondensator C rozładowuje się przez opornik R2 .Kiedy napięcie na kondensatorze obniży się na tyle , że trioda zacznie przewodzić prąd - zaświeci się neonówka . Czas , który upłynie od chwili otwarcia klucza  K  do zapalenia  neonówki  - jest to czas rozładowania kondensatora C  od napięcia 45V  do wartości , przy której następuje odblokowanie triody zastosowanej w układzie pomiarowym .

Jeżeli zmierzymy czas rozładowania To  kondensatora  o znanej pojemności Co , a następnie , nie zmieniając parametrów układu , zmierzymy czas rozładowania kondensatora o nieznanej pojemności Cx , to możemy obliczyć szukaną pojemność kondensatora  Cx .

III.Tabela pomiarowa.

Błąd bezwzględny:

DC=0,05 C

W miejsce kondensatora C należało włączyć pojemność dekadową . Zmieniając wartość pojemności od 0,1 do 2,2 mF co 0,2mF należało mierzyć stoperem czas od chwili przerwania obwodu ładowania do momentu zapalenia neonówki .

              Na podstawie otrzymanych wyników należało wykreślić zależność t=f(C) , którą można przyjąć za krzywą cechowania układu pomiarowego .

IV. Błędy i obliczenia .

              Nieznane pojemności oraz ich błędy wyznaczono w oparciu o poniższe zależności :

Cx=C0∙txt0

       gdzie :

                   pojemność nieznanego kondensatora     

                   pojemność  kondensatora równa - 0,8  μF   

                     czas rozładowania kondensatora

                     czas rozładowania nieznanego kondensatora

CA=0,8∙1,5814,06=0,112 ≈0,11 [μF]

CB=0,8∙14,0114,06=0,996 ≈1,01 [μF]

CC=0,8∙30,5014,06=2,117≈2,12 [μF]

Niepewność wyznaczenia pojemności nieznanych kondensatorów obliczamy  według wzoru:

ucA=0,03

ucB=0,10

ucC=0,17

1

WYNIKI  OTRZYMANE  Z  WYKRESU  :

CA ≈ 0,11 ± 0,03µF

CB ≈ 0,99 ± 0,10µF

CC ≈ 1,97 ± 0,17µF

WYNIKI  OTRZYMANE  Z  OBLICZEŃ  :

CA ≈ 0,11 ± 0,03µF

CB ≈ 1,01 ± 0,10µF

CC ≈ 2,12 ± 0,17µF

V. Wnioski:

W ćwiczeniu wyznaczyliśmy pojemność nieznanych kondensatorów A,B,C metodą pomiaru czasu rozładowania . Wyniki  zostały otrzymane z obliczeń oraz z charakterystyki  czasu rozładowania kondensatora od jego pojemności . Z wykresu widać , że charakterystyka ta ma charakter liniowy .