Порядок выполнения работы.

I. Измерения с помощью амперметра и вольтметра.

1. Собрать цепь по схеме рис.3. В качестве С_х взять одну из неизвестных емкостей (С₁)

2. Включить цепь в сеть. Постепенно увеличивая напряжение, провести измерения эффективного напряжения и тока 5 раз. Полученные данные занести в таблицу 1. Желательно проводить измерения при U>80 В (см. замечания об электроизмерительных приборах).

Таблица 1

Результаты измерений и вычислений

Измеряемая емкость	U эф, B	I эф, мA	Cх, мкФ	Относительная погрешность , мкФ	Абсолютная погрешность (D Сх)сл, мкФ
С1
С2
Последова- тельное соединение С’
Параллельное соединение C”

С помощью регулятора уменьшить напряжение до нуля и выключить цепь из сети.

3. В качестве С_х взять другой конденсатор (С₂). Повторить операции, указанные в п.2.

4. Соединить емкости С₁ и С₂ последовательно, повторить операции, указанные в п.2.

5. Соединить емкости С₁ и С₂ параллельно, повторить операции, указанные в п.2.

6. Рассчитать емкости по формуле (6) для каждого случая. (Частота тока в сети n = 50Гц). Найти средние значения С₁, С₂, C’ и С”, а также случайные погрешности по методу Стьюдента.

7. Рассчитать относительную приборную погрешность измерений по формуле:

(12)

где DI_эф = I_пред×0,01×ε_n’, DU_эф = U_пред×0,01×ε_n ”, ,ε_n’, ε_n ” - класс точности амперметра и вольтметра (см. сведения о приборах). По значению относительной погрешности найти абсолютные погрешности DС_1, DС₂, DС ^’, DС ^’’ из формулы: DС_х = ε·С_х, где С_х – средние значения искомых емкостей в таблице 1.

Записать окончательный результат с указанием доверительного интервала, рассчитанного по случайной и приборной погрешности по формуле

ΔС_полн. = (ΔС_сл² + ΔС_приб.²)^1/2.

8. Провести проверку формул последовательного (2) и параллельного (3) соединений конденсаторов. Для этого рассчитать С ’ и С ” по формулам (2) и (3). Расчетные величины С ’ и С ” сравнить со средними опытными. Сделать вывод.

II. Измерения с помощью моста.

1. Собрать цепь по схеме моста, представленной на рис.5. Эта схема является разновидностью схемы 4. Вместо сопротивлений R₁ и R₂ использованы плечи реохорда длиной l₁ и l₂.

Так как , то формула (11) принимает вид:

(13)

В качестве индикатора используется осциллограф. Равновесие моста контролируется по минимуму амплитуды осциллограммы. Показанный в схеме конденсатор С_o расположен на панели с известными емкостями, в качестве источника переменного тока используется генератор звуковой частоты.

2. Движок реохорда поставить на середину (l₁ = l₂ = 50 см), подобрать наиболее подходящее для С₁ значения С_o. Затем с помощью движка реохорда добиться полного уравновешивания моста. Полученные данные С_o, l₁ и l₂ записать в таблицу 2

3. Аналогичные измерения выполнить для емкости С₂ и соединений С ’ и С ”.

4. Рассчитать измеряемые емкости по формуле (12) для каждого случая. Найти средние значения С₁, С₂, С ’ и С ”.

5. Рассчитать относительную погрешность измерений каждой емкости по формуле:

, (14)

приняв 0,10, Dl₁=Dl₂ =0,2 см.

Случайная погрешность в этом методе не рассчитывается, т.к. она значительно меньше приборной.

Найти абсолютную погрешность (DC_x = eC_x) и записать окончательный результат в таблицу.

6. Сравнить результаты двух методов. Сделать анализ и записать выводы.

Таблица 2

Результаты измерений и вычислений

Контрольные вопросы.

1. Что называется емкостью конденсатора? Единицы ее измерения.

2. Как доказать справедливость формулы для расчета последовательного и параллельного соединений конденсаторов?

3. Как влияет сопротивление приборов на точность измерения по схеме (см. рис.3). С какими величинами внутренних сопротивлений следует выбрать вольтметр и амперметр для повышения точности измерений?

4. Что представляет собой мост переменного тока? Условие равновесия моста.

5. Почему желательно уравновесить мост при условии l₁ = l₂? (Обратите внимание на формулу (13)).

6. Какой из рассмотренных методов, по вашему мнению, предпочтительней и почему?

Литература:

1. Зисман Г. А., Тодес О. М.. Курс общей физики для втузов: в 3 т. Т. 2. - М.: Наука, 1974. - 340 с.

2. Калашников С.Г. Электричество. -М.: Наука. 1970.

Часть V. Постоянный электрический ток

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС ИСТОЧНИКА ПОСТОЯННОГО ТОКА

МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ.

Цель работы: Ознакомиться с методом компенсации напряжений и измерить ЭДС источников постоянного тока.

Приборы и принадлежности: источник постоянного тока, нормальный элемент Вестона, реохорд, гальванометр, реостат, однополюсный переключатель, ключ.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: