Электростатика. Вязовов В.Б - 4 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 


1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЁМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА
МЕТОДОМ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО ГАЛЬВАНОМЕТРА
Цель работы
: ознакомиться с принципом определения ёмкости конденсатора методом баллистического гальванометра,
экспериментально проверить формулы, выражающие ёмкость конденсаторов при последовательном и параллельном
соединении.
Приборы и принадлежности
: установка для измерения ёмкости конденсатора, баллистический гальванометр, батарейка.
К р а т к а я т е о р и я и м е т о д и ч е с к и е у к а з а н и я
Плоским конденсатором называется система, состоящая из двух одинаковых параллельных металлических пластин,
расположенных на близком (по сравнению с их линейными размерами) расстоянии одна от другой. Между пластинами
находится диэлектрик (при его отсутствии конденсатор называется воздушным, или вакуумным). На пластинах (обкладках)
заряженного конденсатора появляются одинаковые по модулю, противоположные по знаку заряды. Электрическое поле в
этом случае локализуется внутри конденсатора, а краевыми эффектами можно пренебречь.
Ёмкостью конденсатора
C
называется физическая величина, являющаяся коэффициентом пропорциональности между
взятыми по модулю зарядом одной из пластин и напряжением между ними:
q = CU
.
В системе СИ ёмкость измеряется в фарадах.
Для плоского конденсатора формула ёмкости имеет вид:
d
S
C
εε
0
=
,
где
ε
0
–
электрическая
постоянная
(
≈
8,85
·
10
–12
Ф
/
м
);
ε
–
относительная
диэлектрическая
проницаемость
диэлектрика
;
S
–
площадь
пластины
;
d
–
расстояние
между
пластинами
.
Соединения
конденсаторов
бывают
:
1)
последовательными
2)
параллельными
3)
смешанными
Разумеется
,
число
конденсаторов
в
батареях
может
быть
и
другим
.
При
последовательном
соединении
конденсаторов
заряды
на
обкладках
одинаковые
(
q
1
=
q
2
=
q
3
=
q
),
общее
напряжение
равно
сумме
напряжений
(
U
общ
=
U
1
+
U
2
+
U
3
),
а
ёмкость
всей
батареи
рассчитывается
по
формуле
:
321
общ
C
1
C
1
C
1
C
1
++=
. (1)
При
параллельном
соединении
конденсаторов
заряд
на
обкладках
батареи
равен
сумме
зарядов
(
q
общ
=
q
1
+
q
2
+
q
3
),
напряжения
одинаковые
(
U
1
=
U
2
=
U
3
=
U
),
а
ёмкость
всей
батареи
рассчитывается
по
формуле
:
C
общ
=
C
1
+
C
2
+
C
3
. (2)
Вот
эти
две
формулы
(1)
и
(2)
для
случая
двух
конденсаторов
и
подлежат
экспериментальной
проверке
в
данной
работе
.
Чтобы
осуществить
проверку
,
нужно
измерить
отдельно
ёмкость
каждого
конденсатора
,
а
затем
,
измерив
ёмкости
батарей
при
последовательном
и
параллельном
соединении
конденсаторов
,
убедиться
в
справедливости
формул
.
Для
измерения
ёмкости
конденсатора
существуют
различные
способы
.
Можно
,
например
,
включить
конденсатор
в
колебательный
контур
и
,
зная
величину
индуктивности
и
измеряя
резонансную
частоту
,
рассчитать
величину
ёмкости
.
В
данной
работе
используется
метод
баллистического
гальванометра
–
прибора
,
измеряющего
протекший
через
него
заряд
.
Всякое
измерение
есть
сравнение
одной
величины
с
другой
(
нужно
только
определиться
,
по
какому
признаку
сравнивать
).
А
идея
очень
простая
:
есть
конденсатор
с
известной
ёмкостью
C
0
и
конденсатор
с
неизвестной
ёмкостью
C
.
Заряжая
их
до
одного
и
того
же
напряжения
и
разряжая
потом
через
баллистический
гальванометр
,
можно
измерить
заряды
обоих
конденсаторов
и
легко
рассчитать
величину
C
:
.
q
q
CCUCqCUq
0
000
,, ===
Особенность
конструкции
баллистического
гальванометра
состоит
в
том
,
что
его
рамка
,
получив
толчок
от
кратковременного
протекания
тока
,
отклоняется
на
некоторый
угол
α
,
величина
которого
связана
с
протекшим
зарядом
.
С
1
С
2
С
3
С
2
С
1
С
3
С
1
С
2
С
3

Страницы