|
|
|
|
Temat: Wyznaczanie pojemności kondensatora metodą pomiaru czasu rozładowania.
|
|
1. Opis ćwiczenia .
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 .
2. Schemat układu pomiarowego i przebieg ćwiczenia.
Schemat układu służącego do wyznaczania pojemności kondensatorów metodą czasu rozładowania ukazany jest na rysunku 1.1.
Rysunek.1.1.Schemat układu do pomiaru czasu rozładowania kondensatorów .
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 .
3. Tabela pomiarowa
Pojemność C [uF] |
Czas rozładowania t [s] Czas1 Czas2 Średni czas |
Błąd bezwzględny |
||
0,1 |
1,6 |
1,4 |
1,5 |
0,005 |
0,2 |
3,2 |
3,2 |
3,2 |
0,01 |
0,3 |
4,6 |
4,4 |
4,6 |
0,015 |
0,4 |
6 |
5,8 |
6 |
0,02 |
0,5 |
7,7 |
7,3 |
7,5 |
0,025 |
0,6 |
8,6 |
8,4 |
8,6 |
0,03 |
0,7 |
9,6 |
9,6 |
9,6 |
0,035 |
0,8 |
11,2 |
11,4 |
11,6 |
0,04 |
0,9 |
13,2 |
12,8 |
13 |
0,045 |
1 |
15,4 |
15 |
15,2 |
0,05 |
1,1 |
15,8 |
15,8 |
15,8 |
0,055 |
1,2 |
16 |
16,4 |
16,2 |
0,06 |
X |
10,8 |
10,6 |
10,8 |
0,1 |
Y |
4,8 |
4,8 |
4,8 |
0,06 |
Z |
13,7 |
13,6 |
13,8 |
0,11 |
Wyznaczam pojemność nieznanych kondensatorów X,Y,Z z zależności :
gdzie :
pojemność nieznanego kondensatora
pojemność kondensatora równa = 1 F
czas rozładowania kondensatora równy = 15,2 [ s ]
czas rozładowania nieznanego kondensatora
5. Błąd wyznaczenia pojemności nieznanych kondensatorów obliczam metodą różniczki zupełnej .
6. Charakterystyka
7. Wnioski końcowe
W ćwiczeniu wyznaczyliśmy pojemność nieznanych kondensatorów X,Y,Z 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 . Po wyznaczeniu nieznanych pojemności z wykresu można zaobserwować iż są one bardzo zbliżone do wartości otrzymanych ze wzorów a już z pewności mieszczą się w granicach dopuszczalnego błędu.