Измерение ёмкости конденсаторов методом баллистического гальванометра. Проверка законов соединения конденсаторов в батареи: Методическое пособие к лабораторной работе № 3, страница 3

где  А – постоянная для данного гальванометра величина, называ-емая баллистической постоянной.

Лабораторная работа № 3

«Измерение ёмкости кон-денсаторов методом бал-листического гальвано-метра. Проверка законов

соединения конденсаторов

в батареи»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ  состоит в изучении метода измерения электрической ёмкости с помощью баллистического гальванометра, в проверке зако-нов соединения конденсаторов в батареи.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ :  1) многопредельный баллисти-ческий гальванометр;  2) эталонный конденсатор класса 5.0;  3) набор трёх конденсаторов неизвестной ёмкости;  4) источник постоянного напряжения с регулируемым выходом (ИЭПП-2);  5) многопредель-ный вольтметр класса 1.0;  6) кнопочный переключатель на два поло-жения;  7) нормальноразомкнутый кнопочный ключ;  8) авометр;       9) набор проводов.

СХЕМА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ  показана на РИС.4.

ПРИМЕЧАНИЕ.  Авометр предназначен для того, чтобы перед началом сбор-ки измерительной схемы убедиться в исправности конденсаторов (сопротивление исправного конденсатора постоянному току равно бесконечности, а в момент под-ключения омметра наблюдается кратковременный импульс зарядного тока); определить полюса 0, 1, 2 переключателя  П, проверить исправность соединитель-ных проводов.

УПРАЖНЕНИЕ  1.  Определение баллистической постоянной (цены деления) гальванометра.

ЗАДАНИЕ 1.В этом задании Вам необходимо подобрать рабочий предел баллистического гальванометра, обеспечивающий приемле-мую точность измерения при напряжении на конденсаторах около12 В

Для этого в измерительную схему включают эталонный конденса-тор  С_о, включают баллистический гальванометр на предел  *100 и по-степенно увеличивая напряжение на эталонном конденсаторе от нуля и нажимая на кнопку переключателя  П , замечают отброс «зайчика» гальванометра.  Следует выбрать такой предел, при котором отброс указателя гальванометра будет до конца его шкалы при напряжении на эталонном конденсаторе равном примерно  ¾  от предельного напряжения измерительного вольтметра.

ЗАДАНИЕ 2.В этом задании производится градуирование шкалы гальванометра.

Для этого при  5 – 8  фиксированных значениях напряжения на эталонном конденсаторе измеряют «отброс» гальванометра (каждое измерение повторяют трижды и в таблицу заносят среднее значение отброса).

По полученным данным строится градуировочный график, на котором по оси абсцисс олткладывается электрический заряд  (q=C_oU) в кулонах, а по оси ординат – число делений шкалы гальванометра в миллиметрах. Если зависимость отброса от величины заряда оказывается линейной, вычисляют баллистическую постоянную галь-ванометра для данного предела измерений по формуле

Все дальнейшие измерения производятся только на этом пределе гальванометра.

УПРАЖНЕНИЕ  2.  Измерение ёмкости двух неизвестных конден-саторов.

ЗАДАНИЕ 1.Замените в схеме эталонный конденсатор на один из неизвестных и, постепенно увеличивая на нём напряжение, добейтесь наибольшего отклонения «зайчика» гальванометра (желательно до конца шкалы, т.к. при этом точность измерений максимальна). При этом напряжении не менее трёх раз измерьте «отброс гальванометра» и по его среднему значению определите заряд на конденсаторе, пользуясь градуировочным графиком или, вычисленной в предыду-щем упражнении, баллистической постоянной гальванометра.

Пользуясь формулой

вычислите ёмкость неизвестного конденсатора. Рассчитайте абсолют-ную и относительную погрешности, с которыми определена ёмкость (с учётом погрешности баллистической постоянной).

ЗАДАНИЕ 2. Действуя аналогично, как и в задании 1, измерьте ёмкость второго неизвестного конденсатора.

УПРАЖНЕНИЕ  3.  Проверка законов соединения конденсаторов в батареи параллельного и последовательного соединения.

ЗАДАНИЕ  1.  Соедините два конденсатора, ёмкости которых изме-рены в упражнении 2, параллельно и, действуя аналогично заданию 1 упражнения 2, определите ёмкость батареи.

Произведите оценку точности определения ёмкости батареи (най-дите абсолютную и относительную погрешности измерения). Сравните полученный результат с расчётами. Сделайте вывод.

ЗАДАНИЕ  2.  Повторите то же, что и в задании 1, но для батареи последовательного соединения тех же конденсаторов.

УПРАЖНЕНИЕ  4. По результатам выполнения лабораторной ра-боты оформите письменный отчёт, в конце которого сделайте вывод-заключение. Отчёт защитите у преподавателя.