I rok

INFORMATYKA

95.05.05

Nr 20

Temat : Drgania relaksacyjne .

1. Opis ćwiczenia.

W ćwiczeniu badano drgania relaksacyjne w obwodzie elektrycznym .

Schemat układu do badania drgań relaksacyjnych przedsawia poniższy rysu-

nek :

Kondensator C ładuje się poprzez duży opór R i następnie rozładowuje

poprzez mały opór neonówki . Neonówka spełnia rolę elementu regulującego

czas ładowania i rozładowania kondensatora , do pewnej wartości napięcia

na jej elektrodach zachowuje się ona jak izolator . Po przekroczeniu tego na-

pięcia , zwanego napięciem zapłonu , następuje wyładowanie lawinowe , któ-

re nie ustaje aż do chwili , gdy napięcie na zaciskach neonówki spadnie poni-

żej tzw. napięcia gaśnięcia . Wowczas neonówka pszestaje przewozić i kon-

densator zaczyna ładować się ponownie .

2. Przebieg ćwiczenia.

Połączono układ jak wyżej i mierzono czas 10 błysków neonówki dla kilku różnych wartości pojemności C przy stałym oporze R . Pomiary powtórzono kilkakrotnie dla różnych wartości parametru R .

3. Tabele pomiarów .

Pojemność

C [μF]

Czas 10

błysków [s]

Okres

T [s]

K

R = 2,05 [MΩ]

0,52

4,0

0,4

0,38

0,7

6,0

0,6

0,42

0,9

7,5

0,75

0,41

1,1

9,0

0,9

0,4

1,3

10,5

1,05

0,39

1,5

12,0

0,12

0,39

CX

3,4

0,34

_

CY

4,7

0,47

_

CZ

3,6

0,36

_

R = 3,2 [MΩ]

0,52

6,0

0,6

0,36

0,7

8,0

0,8

0,36

0,9

11,0

1,1

0,38

1,1

14,0

1,4

0,4

1,3

17,0

1,7

0,41

1,5

19,0

1,9

0,4

CX

5,3

0,53

_

CY

7,4

0,74

_

CZ

5,6

0,56

_

R = 4,27 [MΩ]

0,52

9,0

0,9

0,41

0,7

12,0

1,2

0,4

0,9

15,0

1,5

0,39

1,1

18,0

1,8

0,38

1,3

21,0

2,1

0,38

1,5

26,0

2,6

0,41

CX

6,9

0,69

_

CY

9,3

0,93

_

CZ

7,3

0,73

_

R = 5,03 [MΩ]

0,52

11,0

1,1

0,42

0,7

14,0

1,4

0,4

0,9

18,0

1,8

0,4

1,1

21,0

2,1

0,38

1,3

26,0

2,6

0,4

1,5

28,0

2,8

0,37

CX

8,1

0,81

_

CY

11,0

1,1

_

CZ

8,5

0,85

_

R = 6,0 [MΩ]

0,52

12,0

1,2

0,38

0,7

17,0

1,7

0,4

0,9

21,5

2,15

0,4

1,1

25,5

2,55

0,39

1,3

31,0

3,1

0,4

1,5

34,0

3,4

0,38

CX

9,8

0,98

_

CY

13,6

1,36

_

CZ

10,2

1,02

_

Kśr = 0,39 ΔKśr = 0,014 - średni błąd kwadratowy współczynnika K

4.Błędy i obliczenia.

Nieznane pojemności liczymy z poniższego wzoru , uwzględniając przy tym błąd pomiaru , który obliczono metodą pochodnej logarytmicznej :

gdzie : ΔT = 0,1 s ΔC/C = 5 % ΔR/R = 5 %

Nieznana

Wartość

R [MΩ]

pojemność

z

2,05

3,2

4,27

5,03

6,0

CX

wykresu

0,4

0,48

0,4

0,38

0,4

[μF]

obliczeń

0,43

± 0,049

0,42

± 0,044

0,41

± 0,041

0,41

± 0,041

0,42

± 0,040

CY

wykresu

0,57

0,65

0,56

0,52

0,57

[μF]

obliczeń

0,59

± 0,063

0,59

± 0,059

0,56

± 0,056

0,56

± 0,053

0,58

± 0,054

CZ

wykresu

0,44

0,5

0,44

0,39

0,43

[μF]

obliczeń

0,45

± 0,051

0,45

± 0,047

0,44

± 0,044

0,43

± 0,042

0,44

± 0,042

5.Wnioski z ćwiczenia.

Różnica pomiędzy wartościami odczytanymi z wykresu a uzyskanymi z obliczeń jest niewielka ( mieści się w granicach błędu ) . Jedynie wyniki uzyskane przy R = 3,2 MΩ nie mieszczą się w granicach błędu , co może świadczyć o błędnym przyjęciu wartości oporu lub błędnej aproksymacji krzywej .

Pomijając wyniki dla oporu R = 3,2 MΩ obliczono średnie wartości poszukiwanych pojemności , odpowiednio z wykresu / obliczeń :

CX = 0,40 / 0,42 μF

CY = 0,56 / 0,57 μF

CZ = 0,42 / 0,44 μF

6.Charakterystyka.

0x01 graphic