Физика \ Физика

Изучение заряда и разряда конденсатора, страница 2

, , , t=x

из (7) получим, что

(8)

Зависимость (8), показанная на рис.2 имеет вид прямой, отсекающей по осям Y и X отрезки и соответственно.

у₀

у₁

у₂

х₁ х₂ у₀

Рис.2

Наклон этой прямой определяется величиной :

(9)

СХЕМА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Для изучения процессов разряда и заряда конденсатора в данной работе собрана установка, блок-схема которой показана на рис.3.

1 2 4 5 6 7

Рис.3

1 – генератор, 2 – формирователь импульсов, 3 – источник питания, 4,5 – магазины сопротивлений, 6 – магазин емкостей, 7 – осциллограф.

Здесь синусоидальный сигнал от генератора 1 поступает на блок формирования импульсов 2. Прямоугольные импульсы подаются на RC цепочку, собранную на основе двух магазинов сопротивлений 4 и 5 и магазина емкостей 6. Напряжение с конденсатора поступает на двухлучевой осциллограф 7, на экране которого можно наблюдать, как меняется во времени напряжение на конденсаторе при заряде и разряде. Эпюры входного напряжения U_BX и напряжения на конденсаторе показаны на рис.4.

U_BX

U_C

t₁ t₂

Рис.4

За время действия электрического импульса на интервале времени 0+t₁ происходит заряд конденсатора до напряжения U_BX. На участке t₁+t₂ импульс отсутствует, здесь происходит разряд конденсатора, при этом постоянная времени , где R₁ и R₂ значения сопротивлений, набранные на магазинах сопротивлений 4 и 5.

Порядок выполнения работы

1. Перед включением проверить электрическое соединение блоков, пользуясь схемой на рис.3.

2. Подключить приборную стойку к сети » 220 B и включить тумблер ‘’СЕТЬ’’ с обеих сторон.

3. Включить тумблер ‘’СЕТЬ’’ источника питания, генератора и осциллографа.

4. Включение генератора:

- тумблер вида сигнала поставить в положение ‘’~’’,

- переключатель dB установить в положение ‘’20dB’’,

- установить частоту Гц,

- ручку плавной регулировки выхода поставить в крайнее правое положение.

5. Включение блока формирования импульсов:

- установить ручку режима скважности ТОЧНО до упора по часовой стрелке,

- нажать левую клавишу скважности в положение ГРУБО,

- нажать клавишу режима работы ‘’ _’’.

6. Включение осциллографа:

а) Блок усиления ’’Y’’ (расположен справа под экраном ЭЛТ):

- установить переключатель СИНХР РЕЖИМ в положение ‘’Б’’,

- установить переключатель ‘’~’’, ‘’┴ “, ‘’≃’’ канала ‘’B” в положение ‘’≃’’

- переключить переключатель канала ‘’Y’’ V/ДЕЛ в положение ‘’1 V’’,

- ручку плавного усиления, расположенную на одной оси с переключателем V/ДЕЛ, вывести до упора по часовой стрелке.

б) Блок развертки (расположен справа от ЭЛТ):

- переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛ поставить в положение 50 ,

- ручку плавного изменения развертки, расположенную на одной оси с переключателем ВРЕМЯ/ДЕЛ, вывести до упора по часовой стрелке.

в) Блок синхронизации (расположен под блоком развертки):

- переключатель ОДНОКР, ЖДУЩ, АВТ установить в положение АВТ,

- переключатель ВНУТР, ВНЕШ, СЕТЬ установить в положение ВНУТР.

7. Включение первого магазина сопротивлений.

Выставить сопротивление R₁=2•10² Ом, для чего нажать в верхнем ряду клавишу 10², а в нижнем – 2.

8. Включение второго магазина сопротивлений.

Выставить сопротивление R₂=3•10⁴ Ом.

9. Включение магазина емкостей.

Выставить емкость C=1•10^-3 мкФ.

10. На экране осциллографа должна возникнуть кривая заряда и разряда конденсатора.

11. Ручками управления лучом ↕ и ↔ установить начало разряда (точка A из кривой см. рис.5) на вертикальной оси, а точку C вблизи одной из горизонтальных линий сетки экрана.