POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA
Laboratorium Teorii Obwodów 3
Nr. Ćwiczenia: IV
Data wykonania ćwiczenia: 11 X 2012

1. Cel ćwiczenia:

Celem naszego ćwiczenia było zbadanie stanów nieustalonych w obwodzie prądu stałego, dla układu RC przedstawionego niżej na schemacie. W ćwiczeniu badaliśmy przebieg napięcia na kondensatorze w funkcji czasu.

1. Spis przyrządów:

• Zasilacz prądu stałego

• Kondensator 10 μF

• Rezystory o wartości 10MΩ

• Multimetr cyfrowy (używany jako woltomierz

• Woltomierz prądu stałego (TLM2 o zakresie 7,5V i klasie dokładności 0,5)

• Przełącznik

1. Schematy pomiarowe:

• Schemat układu pomiarowego do bania stanu nieustalonego RC (R=10MΩ)

Rys 1. Wartość rezystora R=10MΩ; pojemność C=10 μF

• Schemat układu pomiarowego do badania stanu nieustalonego RC (5MΩ)

Rys 1a. Wartość rezystora R=10MΩ; pojemność C=10 μF

1. Tabele pomiarowe:

Ładowanie kondensatora
UZ=3V C=10 μF R=5MΩ τ=50
L.p.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

Rozładowanie Kondensatora
UZ=3V C=10 μF R=5MΩ τ=50
L.p.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

Ładowanie kondensatora
UZ=3V C=10 μF R=10MΩ τ=50
L.p.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

Rozładowanie Kondensatora
UZ=3V C=10 μF R=10MΩ τ=50
L.p.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

1. Wykresy:

2. Obliczenia:

• Prąd płynący przez kondensator

$i_{C} = \frac{E - U_{C}}{R} = \frac{3V - 1,01V}{10\text{MΩ}} =$0,199μA

$i_{C} = \frac{E - U_{C}}{R} = \frac{3V - 0,02V}{10\text{MΩ}} =$0,289μA

$i_{C} = \frac{E - U_{C}}{R} = \frac{3V - 0,35V}{5\text{MΩ}} =$0,53μA

$i_{C} = \frac{E - U_{C}}{R} = \frac{3V - 1,28V}{5\text{MΩ}} =$0,344μA

• Stale czasowe

$\tau_{1} = \frac{R*R}{R + R}*C = \frac{10\text{MΩ}*10\text{MΩ}}{10\text{MΩ} + 10\text{MΩ}}*10\mu$A=50s

τ₂ = R * C = 10MΩ * 10μA=100s

1. Wnioski:

Analizując wyniki pomiarów oraz charakterystyki [U_c=f(t)] stwierdzam iż napięcie na kondensatorze nie zmienia się skokowo, świadczy to o prawie komutacji które mówi nam ze napięcie na kondensatorze nie zmienia się skokowo. Napięcie na kondensatorze nie osiągnęło napięcia źródła (3V), mogło być to spowodowane złym wpływem rezystancji woltomierza, wiekiem kondensatora, lub tzw. Upływnością kondensatora. Upływność ta zależy od jakości materiału z jakiego on jest wykonany oraz wadami konstrukcyjnymi. Prądy ładowania oraz rozładowywania mają podobne wartości lecz płyną w przeciwnych kierunkach. Z obliczeń wyniki iż stała czasowa τ zależy od wartości rezystancji oraz od pojemności, czyli im większe są one tym stała czasowa jest wiesza co wiąże się z dłuższym czasem trwania stanu nieustalonego. Niezgodności co do stałych czasowych, mogą wynikać, z błędnych odczytów z przyrządów pomiarowych.