Переходные процессы при заряде и разряде конденсатора

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОСИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ

ФАКУЛЬТЕТ ИНЖЕНЕРНО – СТРОИТЕЛЬНЫЙ

КАФЕДРА «ОСНОВНАЯ ФИЗИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА»

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ЗАРЯДЕ И РАЗРЯДЕ КОНДЕНСАТОРА.

Выполнил : Ст.Гр. УИТ – 21 Принял: . _______ «_____» ___________2009

Балаково 2009

Цель работы: исследование с помощью осциллографа апериодического заряда, апериодического, предельно-апериодического и колебательного разрядов конденсатора и сравнение осциллограмм с теоретическими графиками.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

Задание 1.

          Собрали, изображенную схему для исследования заряда и разряда конденсатора C.

Задание 2.

         Установили напряжение стабилизированного источника для заряда конденсатора U=10В.

            Задание 3.

         Исследовали зарядную цепь конднсатора, для чего сняли осциллограмму напряжения U_c(t) при заряде через R_зар1 или R_зар2. (Осцилограмма в приложении).

R_зар =5,1 кОм

Задание 4.

 Иследование разрядной цепи и разряда конденсатора.

R_разр =2590 Ом (VIII ступень)

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

1.  По осциллограмме u_c(t), снятой при заряде конденсатора, определим постоянную времени заряда τ. Вычислим значение ёмкости конденсатора С.

L=0,15 Гн

u_c(τ)= E(1-e^-1)= 6,32 В

τ=0,0056 с

С= τ/R=1,1 мкФ

2.  Рассчитаем и построим теоретический график u_c(t) заряда конденсатора в диапазоне времени от 0 до 0,01с.

u_c(t)= u_{c пр.}+u_c.св(t)

u_c(0_-)=0

u_{c пр} = Е = 10В

u_{c св}(0) = u_c(0₊)- u_{c пр}

Z(p)=R+1/Cp*(RCp+1)/Cp

RCp+1=0 – характерестическое уравнение

p=-1/RC= -0,18*10³

u_{c св}(t)=-Ee^pt=-10e^-180t

u_c(t)=10-10e^-180t    t=0÷0,01c

u_{c св}(0,01)= -10e^-180*0,01=-1,65                      U_k=U_c(0,01)=10-1,65=8,35

3.  Рассчитаем и построим теоретический график u_c(t) разряда конденсатора в диапазоне времени от 0 до 0,01с.

Для разряда конденсатора U_{c пр}=0,  i_пр=0

LCP²+RCP+1=0 – характеристическое уравнение

Корни характеристического уравнения найдём по формуле:

Отрицательные не равные корни свидетельствуют о апериодическом характере разряда.

Задаваясь значениями t, построим экспоненты  и . График зависимости  будет представлять собой алгебраическую сумму этих экспонент.

4.  Сопоставим теоретический график заряда и разряда конденсатора и сравнить его с экспериментальной диаграммой.

Вывод.  Мы исследовали с помощью осциллографа апериодический заряд и разряд конденсатора, рассчитали экспериментальные данные и построили графики. Сравнили показания осциллографа (осциллограмму) с экспериментальными графиками. Сходство получилось с небольшими отклонениями, что вызвано погрешностью в измерениях.