1. 1. Zestawić obwód elektryczny według schematu, włączając w obwód kondensator o nieznanej pojemności C X .
2. 2. Włączyć oscyloskop oraz generator. Na ekranie widoczny będzie obraz przebiegu sinusoidalnego.
3. Zrównoważyć mostek – doprowadzić do uzyskania możliwie najmniejszej amplitudy przebiegu na ekranie oscyloskopu, w następujący sposób: 4. 3. Włączyć oscyloskop oraz generator. Na ekranie widoczny będzie obraz przebiegu sinusoidalnego.
5. Zrównoważyć mostek – doprowadzić do uzyskania możliwie najmniejszej amplitudy przebiegu na ekranie oscyloskopu, w następujący sposób: SPOSÓB II:
a) a) ustawić potencjometr w pobliżu 400 działek na skali, b) b) na kondensatorze dekadowym tak dobrać wartość pojemności C, aby uzyskać zgrubne zrównoważenie mostka – aby amplituda przebiegu obserwowanego na ekranie była jak najmniejsza,
c) c) poprzez regulację potencjometrem zrównoważyć precyzyjnie mostek – amplituda przebiegu powinna zmaleć do zera.
d) 4. Odczytać i zanotować wartości C oraz d . Powtórzyć pomiary z punktów b) i c) dla potencjometru ustawionego na 500 i 600 działkach.
e) 5. Wyniki pomiarów i obliczeń zanotować w tabeli: Oznaczenie
C [ µF ]
d
C [ µF ]
C [ µF ] C
kondensatora
X
X
X [ µF ]
0,52
400
0,347
0,00528
1
0,34
500
0,34
0,341
0,00139
0,225
600
0,338
0,00389
0,075
400
0,05
0,001
2
0,049
500
0,049
0,049
≈0
0,032
600
0,048
0,001
0,645
400
0,43
0,00033
3
0,435
500
0,435
0,43
0,00467
0,284
600
0,426
0,00433
0,065
400
0,043
0,00089
1+2 szer.
0,042
500
0,042
0,042
0,00044
[0,0428]
0,028
600
0,042
0,00044
0,59
400
0,393
0,00222
1+2 równ.
0,39
500
0,39
0,391
0,00111
[0,39]
0,26
600
0,39
0,00111
0,285
400
0,19
0,00033
1+3 szer.
0,19
500
0,19
0,19
0,00033
[0,19]
0,126
600
0,189
0,00067
1,16
400
0,773
0,00056
1+3 równ.
0,78
500
0,78
0,773
0,00722
[0,771]
0,51
600
0,765
0,00778
0,066
400
0,044
0,00017
2+3 szer.
0,044
500
0,044
0,044
0,00017
[0,044]
0,029
600
0,044
0,00033
0,72
400
0,48
≈0
2+3 równ.
0,48
500
0,48
0,48
[0,479]
≈0
0,32
600
0,48
≈0
Dla połączeń kondensatorów obliczam pojemności zastępczą z odpowiednich wzorów (zamieszczone w konspekcie). Wyniki umieściłem w nawiasach kwadratowych pod oznaczeniem kondensatora.
Wartości Cx obliczam ze wzoru: d
C = C
X
1000− d
Wartości średnie C X obliczam ze średniej arytmetycznej (krótka seria pomiarowa).
C X obliczam jako wartość bezwzględną różnicy wartości średniej C X i wartości C X .
C X =∣ C X− C X∣
Uwagi:• Po przeanalizowaniu otrzymanych wyników, stwierdziłem, że mogę zastosować zaokrąglenie wyników znajdujących się na pozycjach dalszych niż 3-e miejsce po przecinku, ponieważ nie mają one większego wpływu na otrzymane wyniki oraz nie wpływają drastycznie na obliczenia błędu.
Wnioski:
• Metoda pomiaru za pomocą mostku Wheatstone’a, jest metodą bardzo dokładną. Błąd bezwzględny pomiarów jest nieznaczący
• Głównymi przyczynami występowania błędów w pomiarach mostkami prądu zmiennego są:
- niedokładność elementów wzorcowych użytych w ramionach mostka
- niedostateczna czułość układu
- sprzężenie pojemnościowe i indukowane
- zmiany wartości znamionowych