Ćwiczenie nr 2	WYZNACZANIE POJEMNOŚCI KONDENSATORA METODĄ POMIARU CZASU ROZŁADOWANIA	Data 14.04.2011
Wydział Budownictwa I	-

Uwagi:

I. Wstęp teoretyczny:

Schemat układu służącego do wyznaczania pojemności kondensatorów metodą pomiaru czasu rozładowania :

Przy zamknięcia klucza K , kondensator C zostaje naładowany do napięcia 45V . Ujemnie naładowana okładka kondensatora jest połączona z siatką triody , co powoduje , że lampa jest „zatkana”. Po otwarciu klucza K , kondensator C rozładowuje się poprzez opornik R₂ . Kiedy napięcie na kondensatorze obniży się na tyle , że trioda zacznie prze-wodzić prąd - zaświeci się neonówka . Czas , który upłynie od chwili otwarcia klucza K do zapalenia neonówki (odblokowanie triody) jest miarą pojemności badanego kondensatora.

W pomiarach pojemności kondensatorów powszechnie stosuje się różnego rodzaju mostki prądu zmiennego . Istnieją jednak pewne typy kondensatorów których polarność nie pozwala na włączenie w obwód mostka prądu zmiennego. Pojemność tego typu kondensatorów wyznacza się innymi metodami. Jedna z nich polega na pomiarze czasu rozładowania kondensatora .

II. Przebieg ćwiczenia:

Źródłem napięć ( 45 V do ładowania kondensatora i 350 V do zasilania lamp ) jest prostownik lampowy . Przy zamknięciu klucza K , kondensator C zostaje naładowany do napięcia 45 V . Ujemnie naładowana okładka kondensatora jest połączona z siatką triody , co powoduje że lampa nie przewodzi prądu elektrycznego . Opornik R1 zabezpiecza prostownik przed zniszczeniem wskutek ewentualnego poboru zbyt dużej mocy podczas ładowania kondensatora . Po otwarciu klucza K , kondensator C rozładowuje się przez opornik R2 .Kiedy napięcie na kondensatorze obniży się na tyle , że trioda zacznie przewodzić prąd - zaświeci się neonówka . Czas , który upłynie od chwili otwarcia klucza K do zapalenia neonówki - jest to czas rozładowania kondensatora C od napięcia 45V do wartości , przy której następuje odblokowanie triody zastosowanej w układzie pomiarowym .

Jeżeli zmierzymy czas rozładowania To kondensatora o znanej pojemności Co , a następnie , nie zmieniając parametrów układu , zmierzymy czas rozładowania kondensatora o nieznanej pojemności Cx , to możemy obliczyć szukaną pojemność kondensatora Cx .

III.Tabela pomiarowa.

Błąd bezwzględny:

C = 0, 05 C

Pojemność C[µF]	Czas rozładowania t[s]	Błąd bezwzględny ΔC[µF]
0,1	1,54	0,005
0,2	2,86	0,010
0,4	5,54	0,015
0,6	8,34	0,020
0,8	11,02	0,025
1,0	14,06	0,030
1,2	16,60	0,035
1,4	19,50	0,040
1,6	22,31	0,045
1,8	25,04	0,050
2,0	28,01	0,055
2,2	30,81	0,060
A	1,58	0,053
B	14,01	0,027
C	30,50	0,017

W miejsce kondensatora C należało włączyć pojemność dekadową . Zmieniając wartość pojemności od 0,1 do 2,2 µF co 0,2µF należało mierzyć stoperem czas od chwili przerwania obwodu ładowania do momentu zapalenia neonówki .

Na podstawie otrzymanych wyników należało wykreślić zależność t=f(C) , którą można przyjąć za krzywą cechowania układu pomiarowego .

IV. Błędy i obliczenia .

Nieznane pojemności oraz ich błędy wyznaczono w oparciu o poniższe zależności :

$$C_{x} = C_{0} \bullet \frac{t_{x}}{t_{0}}$$

gdzie :

pojemność nieznanego kondensatora

pojemność kondensatora równa - 0,8 μF

czas rozładowania kondensatora

czas rozładowania nieznanego kondensatora

$$C_{A} = 0,8 \bullet \frac{1,58}{14,06} = 0,112\ \approx 0,11\ \lbrack\mu F\rbrack$$

$$C_{B} = 0,8 \bullet \frac{14,01}{14,06} = 0,996\ \approx 1,01\ \lbrack\mu F\rbrack$$

$$C_{C} = 0,8 \bullet \frac{30,50}{14,06} = 2,117 \approx 2,12\ \lbrack\mu F\rbrack$$

Niepewność wyznaczenia pojemności nieznanych kondensatorów obliczamy według wzoru:

u_c(A) = 0, 03

u_c(B) = 0, 10

u_c(C) = 0, 17

WYNIKI OTRZYMANE Z WYKRESU :

CA ≈ 0,11 ± 0,03µF

CB ≈ 0,99 ± 0,10µF

CC ≈ 1,97 ± 0,17µF

WYNIKI OTRZYMANE Z OBLICZEŃ :

CA ≈ 0,11 ± 0,03µF

CB ≈ 1,01 ± 0,10µF

CC ≈ 2,12 ± 0,17µF

V. Wnioski:

W ćwiczeniu wyznaczyliśmy pojemność nieznanych kondensatorów A,B,C metodą pomiaru czasu rozładowania . Wyniki zostały otrzymane z obliczeń oraz z charakterystyki czasu rozładowania kondensatora od jego pojemności . Z wykresu widać , że charakterystyka ta ma charakter liniowy .