Sprawozdanie z wykonania ćwiczenia nr 315.

TEMAT : POMIAR POJEMNOŚCI METODĄ DRGAŃ RELAKSACYJNYCH.
IMIĘ I NAZWISKO : SEBASTIAN GOS
WYDZIAŁ : Elektryczny	SEMESTR : zimowy	ROK AKADEMICKI : 1999/2000
ZESPÓŁ : nr 7	DATA WYKONANIA : 1999
OCENA :	PODPIS :

Drgania relaksacyjne powstaną w obwodzie RC podczas periodycznego ładowania i rozładowywania kondensatora C. Elementem umożliwiającym automatyczne ładowanie i rozładowywanie kondensatora może być lampa neonowa. Lampa neonowa jest to lampa jarzeniowa, której wnętrze wypełnione jest neonem pod małym ciśnieniem. Lampa neonowa ma charakterystyczne dla siebie napięcie zapłonu UZ , przy którym zaczyna gwałtownie płynąć prąd spowodowany lawinową jonizacją gazu oraz napięcie gasnięcia UG, przy którym przepływ prądu ustaje. Zawsze jest spełniony warunek UZ > UG. Można określić wartość UZ oraz UG konkretnego egzemplarza neonówki posługując się obwodem, którego schemat przedstawiono na rys.1 .

Napięcie zasilania powinno być regulowane płynnie. Drgania relaksacyjne można obserwować w układzie pokazanym na rys.2. W chwili przełączenia do tego układu napięcia stałego U rozpoczyna się ładowanie kondensatora C przez duży opór R i napięcie na jego okładkach wzrasta. Gdy osiągne ono wartość napięcia zapłonu UZ neonówka zacznie przewodzić prąd i kondensator szybko rozładowuje się przez mały opór wewnętrzy neonówki. Gdy napięcie na kondensatorze spadnie do wartości napięcia gaśnięcia UG, neonówka przestaje przewodzić i ponownie rozpoczyna się ładowanie kondensatora. Opisany proces będzie się cyklicznie powtarzać. W rezultacie otrzymujemy drgania relaksacyjne, których przebieg obrazuje rys. 3.

W celu znalezienia okresu T = t1 + t2 tych drgań musimy znależć czas t1, w jakim napięcie na kondensatorze wzrasta od napięcia UG do osiągnięcia zapłonu UZ oraz czas t2 rozładowania kondesatora przez neonówkę.

Rozpatrując proces ładowania można dla obwodu z rys.2 zgodnie z II prawem Kirchhoffa napisać :

U = R I + UC (1)

gdzie:

UC = Q / C -- napięcie na kondensatorze , I -- prąd płynący w obwodzie w dowolnej chwili .

Ponieważ

więc równanie (1) przyjmie postać:

Po rozdzieleniu zmiennych:

i scałkowaniu otrzymujemy:

skąd

Czas narastania napięcia, jak widać z powyższego równania , jest proporcjonalny do wartości oporu R i pojemności C.

Podobnie można obliczyć czas t2 potrzebny na rozładowanie kondensatora przez opór wewnętrzny RN neonówki:

Ponieważ opór R, przez który ładujemy kondensator jest znacnie większy od oporu RN neonówki, możemy z dostateczną dokładnością przyjąć, że T = t1 ( gdyż t1 >> t2 ).

TABELA POMIAROWA

		1	2	3
1	20	70	68	67	68,3	3,415
0,68	20	44	44	45	44,3	2,215
0,47	20	32	33	30	31,6	1,58
0,35	20	34	35	35	34.6	1,73
0,22	30	24	23,5	24	23,8	0,793
0,15	40	21,5	21	22	21,5	0,538
0,1	50	20	19,5	19,7	19,7	0,394
	50	56	55	56	55,6	1,112
	30	46	46,4	46,5	46,1	1,537

---