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:

- 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..

- 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. Беремо необхідне для проведення досліду обладнання.

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:

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.

4. Складемо коло за схемою:

5. Розімкнемо вимикачем коло та увімкнемо мультиметр. Приєднаємо комп’ютер до його web-інтерфейсу.

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.

7. Знову розірвемо коло вимикачем. Звертаємо увагу, що напруга на контактах резистора різко зменшується майже до нуля протягом кількох секунд допоки конденсатор розряджається.

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.

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:

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