Визначення ємності конденсатора із закону Ома для змінного струму


Обладнання та матеріали:

Компоненти Амперії
Джерело струму
З’єднувальні
провідники
Конденсатор (10 мкФ.)
Мультиметр (2 шт.)

Переконуємося, що:

1
- Конденсатор чинить змінному струму доволі значний ємнісний опір, що зумовлений періодичним процесом зарядки/розрядки конденсатора.
2
- Закон Ома для змінного струму і для кола з ємнісним опором має вигляд: I = U/Z, де I - сила струму, U - напруга на контактах конденсатора та Z - ємнісний опір конденсатора (імпеданс).
3
- Ємнісний опір конденсатора залежить від його ємності та частоти струму: Z = 1 / ωC = 1 / 2πVC, де ω - циклічна частота, C - ємність конденсатора, V - частота струму.
4
- Таким чином, ємність конденсатора можна визначити з формули: C = I / 2πVU.

Хід досліду:

1
1.  Беремо необхідне для проведення досліду обладнання.
2
2.  Складаємо електричне коло за схемою:
1
3.  Знімаємо один з провідників з клеми джерела живлення, тим самим тимчасово розриваємо коло. Увімкнемо блок живлення та встановимо на ньому змінний струм з вихідною напругою 1 В та частотою 500 Гц. Також увімкнемо мультиметри та переведемо їх у режим вимірювання змінного струму.
2
4.  Замкнемо коло та звертаємо увагу на виміри мультиметрів: фіксуємо значення сили змінного струму у колі та напруги на контактах конденсатора.
3
5.  Не змінюючи вихідну напругу на джерелі живлення змінимо частоту змінного струму до 600 Гц, фіксуємо виміри мультиметрів.
4
6.  Знову змінюємо частоту струму до 800 Гц, а потім і 1000 Гц, фіксуємо виміри мультиметрів.
5
7.  Тепер зменшуємо частоту змінного струму на джерелі живлення до 500 Гц та міняємо вихідну напругу до 3 В. Знову фіксуємо значення сили змінного струму у колі та напруги на контактах конденсатора.
6
8.  Збільшуємо частоту змінного струму до 600, 800 і нарешті 1000 Гц, фіксуємо виміри мультиметрів.
7
9.  Розраховуємо ємність досліджуваного конденсатора для кожного випадку, а потім визначаємо середнє значення. Порівнюємо отримане середнє значення ємності конденсатора з відомим номінальним значенням 10 мкФ.

Висновок:

1
Таким чином, під час виконання досліду ми змогли визначити ємність конденсатора із закону Ома для змінного струму і кола з ємнісним опором.