Celem ćwiczenia było zapoznanie się z naturą procesów relaksacyjnych, obserwacją zjawiska drgań relaksacyjnych oraz zbadanie przebiegu procesu ładowania kondensatora. Relaksacja polega na ustabilizowaniu i przejściu układu do makroskopowego stanu równowagi.

2. UKŁAD POMIAROWY

CZĘŚĆ I – BADANIE PROCESU ŁADOWANIA KONDENSATORA

R – zestaw oporników

C – zestaw kondensatorów

K – klucz

μA – mikroamperomierz, klasa 0,2, zakres 150 μA, liczba działek – 150

CZĘŚĆ II – POMIAR NAPIĘCIA ZAPŁONU Uz I GAŚNIĘCIA Ug NEONÓWKI

R – zestaw oporników

N – neonówka

V– woltomierz cyfrowy V543, zakres 100V, c1=0,05%, c2=0,01%

CZĘŚĆ III – BADANIE ZALEŻNOŚCI OKRESU DRGAŃ RELAKSACYJNYCH OD REZYSANCJI I POJEMNOŚCI

R – zestaw oporników

C – zestaw kondensatorów

N – neonówka

3. WYKONANIE ĆWICZENIA

CZĘŚĆ I

1. Stworzenie obwodu (C=100μF, R=100 kΩ) i uruchomienie urządzeń pomiarowych.

2. Zwieramy klucz w celu ładowania kondensatora.

3. Po naładowaniu kondensatora rozwieramy klucz i co 5 sekund zapisujemy aktualną wartość natężenia prądu mierzoną mikroamperomierzem.

4. Po 25 sekundach przerywamy pomiar

5. Powtórzono pomiary podłączając inny opornik: R=300 kΩ.

6. Zmieniamy kondensator na C=200μF i powtórzenie pomiarów dla takich samych oporów.

CZĘŚĆ II

1. Stworzenie obwodu opornik R=50kΩ.

2. Zwiększanie napięcia na zasilaczu aż do uzyskania żarzenia neonówki, odczyt napięcia żarzenia.

3. Obniżanie napięcia w celu znalezienia napięcia gaśnięcia.

4. Dziewieciokrotne powtórzenie pomiarów.

CZĘŚĆ III

1. Stworzenie obwodu.

2. Pomiar czasu 20 mignięć neonówki.

3. Powtórzenie pomiarów z wykorzystaniem innych wartości oporów i pojemności kondensatora

4. WYNIKI I ICH OPRACOWANIE

CZĘŚĆ I

Wyniki:

C [µF]	R [kΩ]	t[s]	I0[µA]
100	100	0	150
		5	93
		10	60
		15	36
		20	22
		25	14

T_1/2=6,9s

C [µF]	R [kΩ]	t[s]	I0[µA]
100	300	0	51
		5	44
		10	38
		15	31
		20	28
		25	22

T_1/2=21,2s

C [µF]	R [kΩ]	t[s]	I0[µA]
200	100	0	150
		5	120
		10	95
		15	73
		20	58
		25	45

T_1/2=14,1s

C [µF]	R [kΩ]	t[s]	I0[µA]
200	300	0	51
		5	47
		10	44
		15	40
		20	37
		25	32

Niepewność pomiaru natężenia prądu przy pomocy mikroamperomierza analogowego obliczamy ze wzorów:

Niepewność logarytmu wartości natężenia:

Niepewność typu B dla współczynnika b wyznaczamy przekształcając równanie do postaci:

Zatem:

Teraz można wyznaczyć czas relaksacji τ i jego niepewność:

CZĘŚĆ II

W tej części ćwiczenia dokonywaliśmy sześciokrotnego pomiaru napięć żarzenia i gaśnięcia

Niepewności typu A wyznaczamy na podstawie odchylenia standardowego:

CZĘŚĆ III

W tej części ćwiczenia badaliśmy zależność okresu drgań relaksacyjnych od wartości pojemności kondensatora i rezystancji

Niepewność pomiaru T przyjmujemy taką jak ta policzona dla części I, ale należy ją podzielić dodatkowo przez ilość zliczonych w czasie pomiaru mignięć.

Dla R = 300kΩ i I=200 µA:

Dla R = 100kΩ i I=100 µA:

Dla R = 300kΩ i I=100 µA: