Конденсатор


Обладнання та матеріали:

Компоненти Амперії
Джерело струму (2 шт)
З’єднувальні
провідники
Конденсатор (10 мкФ)
Мультиметр
Додаткове обладнання
Комп’ютер або лептоп
Локальна Wi-Fi мережа
Резистор (100 кОм)
Світлодіод (100 кОм)
Вимикач

Переконуємося, що:

1
- Електроємність - фізична величина, яка характеризує здатність провідника накопичувати заряд. Конденсатором називають пристрій, електроємність якого відносно велика і не залежить від того, які тіла його оточують..
2
- Заряд конденсатора можна визначити з формули: q = CU, де C - ємність конденсатора, а U - різниця потенціалів між його пластинами. Електроємність конденсатора можна знайти, якщо його спершу зарядити, а потім розрядити. У цьому випадку, електроємність конденсатора можна знайти з формули: C = S / U0R, де S - площа під кривою розрядження конденсатора, U0 - вихідна напруга джерела живлення, R - опір кола.

Хід досліду:

1
1.  Беремо необхідне для проведення досліду обладнання.
2
2.  Увімкнемо блок живлення та встановимо на ньому постійний струм з вихідною напругою 5 В. Приєднаємо до нього конденсатор і до однієї з клем конденсатора приєднаємо провідником один з контактів світлодіода:
1
3.  Протягом кількох секунд заряджаємо конденсатор. Далі від’єднаємо конденсатор від джерела живлення та замкнемо коло із світлодіодом. Звертаємо увагу, що світлодіод яскраво спалахує у момент замикання кола, що вказує на існування струму у колі протягом періоду розрядки конденсатора.
2
4.  Складемо коло за схемою:
1
5.  Розімкнемо вимикачем коло та увімкнемо мультиметр. Приєднаємо комп’ютер до його web-інтерфейсу.
2
6.  Замкнемо коло вимикачем та залишимо його увімкнутим на кілька секунд. Звертаємо увагу, що мультиметр показує на контактах резистора максимальну напругу джерела живлення - 5 В.
3
7.  Знову розірвемо коло вимикачем. Звертаємо увагу, що напруга на контактах резистора різко зменшується майже до нуля протягом кількох секунд допоки конденсатор розряджається.
4
8.  На екрані комп’ютера, на побудованій за даними мультиметра кривій, є можливість побачити, коли напруга на резисторі різко збільшується до максимального значення у момент замикання кола, та коли вона починає по експоненті зменшуватись з моменту розмикання кола та протягом періоду розрядки конденсатора.
5
9.  Web-інтерфейс мультиметра дозволяє отримати виміряні ним фактичні значення напруги у вигляді таблиці. Отриманих даних цілком достатньо щоб розрахувати ємність досліджуваного конденсатора: опір кола дорівнює опору резистора, а площу під кривою розрядки конденсатора найпростіше знайти як суму значень напруги в кожній точці, від моменту розриву кола та до моменту повної розрядки конденсатора, помножений на час між ними.

Висновок:

1
Таким чином, під час виконання досліду ми познайомились з новим приладом, а саме конденсатором, та навчились визначати його електроємність.