I AiR Wojciech Sawaściuk
Wyznaczanie pojemności kondensatora metodą pomiaru czasu rozładowania.
Kondensator elektryczny jest przyrządem zbudowanym z dwóch lub więcej elementów wykonanych z przewodnika, rozdzielonych dielektrykiem. Elementy przewodzące nazywane są okładkami. Kondensator elektryczny charakteryzuje jego pojemność C wyrażana w faradach. Zależy ona od konfiguracji geometrycznej okładek oraz wprost proporcjonalnie od przenikalności dielektrycznej rozdzielającego je izolatora. Układ kondensatorów połączonych równolegle ma pojemność równą sumie pojemności kondensatorów składowych. Energia zgromadzona w kondensatorze wynosi W=CU2/2. W obwodach prądu zmiennego sinusoidalnego o częstości kołowej równej ω kondensator wykazuje reaktancję daną wzorem: xc=-1/(ωC) (kapacytancja) , przy czym natężenie prądu płynącego w obwodzie wyprzedza o Π/2 radianów napięcie. Ze względu na parametry eksploatacyjne kondensatory są charakteryzowane przez napięcie robocze, napięcie próbne oporność izolacji, kąt strat dielektrycznych, termiczny współczynnik pojemności i tolerancję. W pomiarach pojemności kondensatorów powszechnie stosuje się różnego rodzaju mostki prądu zmiennego. Istnieją jednak pewne typy których polarność nie pozwala na włączenie w obwód mostka prądu zmiennego. Pojemność tego typu kondensatorów wyznacza się innymi metodami , np. czasem pomiaru rozładowania. W tej metodzie wykorzystuje się równanie krzywej rozładowania kondensatora.
Pojemność C [uF] |
czas rozładowania t1 |
czas rozładowania t2 |
czas rozładowania t3 |
średni czas rozładowania tśr |
0.1 |
3 |
3.1 |
|
3.1 |
0.2 |
6 |
5.9 |
|
6.0 |
0.3 |
8.8 |
8.6 |
|
8.7 |
0.4 |
11.2 |
11 |
|
11.1 |
0.5 |
14 |
14.1 |
|
14.1 |
0.6 |
16.8 |
16.9 |
|
16.9 |
0.7 |
19.5 |
19.7 |
|
19.6 |
0.8 |
22.2 |
22.3 |
|
22.3 |
0.9 |
25 |
24.8 |
|
24.9 |
1 |
27.8 |
27.9 |
|
27.9 |
1.1 |
30.2 |
30.4 |
|
30.3 |
x |
20 |
20 |
20.2 |
20.1 |
y |
3.2 |
3 |
3 |
3.1 |
z |
27.4 |
27.3 |
27.3 |
27.3 |
Wnioski.
Celem ćwiczenia było wyznaczenie pojemność kondensatorów metodą pomiaru czasu rozładowania. Na błąd pomiaru składał się przede wszystkim błąd pomiaru czasu, oraz sama niedokładność pomiaru.
Charakter przebiegu funkcji t=f(C) wskazuje że czas potrzebny na rozładowanie kondensatora a zarazem prąd jaki przepływa przez kondensator rosną jednocześnie ze wzrostem pojemności kondensatora. Pojemności wyznaczone dzięki charakterystyce oraz z obliczeń teoretycznych pokrywają się do drugiego miejsca po przecinku co wskazuje na względną dokładność obu metod.