4. Tabela z wynikami pomiarów:
Nr |
Oznaczenie badanego kondensatora |
C [μF] |
d |
1000-d |
Cx [μF] |
_ Cx [μF]
|
ΔCx |
1. |
C1 |
0,07 |
937 |
63 |
1,0411 |
1,07834 |
0,05748 |
|
|
0,05 |
957 |
43 |
1,1128 |
|
|
|
|
0,03 |
973 |
27 |
1,0811 |
|
|
4. |
C2 |
0,007 |
860 |
140 |
0,0430 |
0,04143 |
0,00384 |
|
|
0,005 |
895 |
105 |
0,0426 |
|
|
|
|
0,003 |
928 |
72 |
0,0387 |
|
|
7. |
C3 |
0,007 |
106 |
894 |
0,0008 |
0,00085 |
0,00003 |
|
|
0,005 |
145 |
855 |
0,0008 |
|
|
|
|
0,003 |
224 |
776 |
0,0009 |
|
|
10. |
C4 |
0,007 |
536 |
464 |
0,0081 |
0,00800 |
0,00014 |
|
|
0,005 |
615 |
385 |
0,0080 |
|
|
|
|
0,003 |
725 |
275 |
0,0079 |
|
|
13. |
szeregowo |
0,007 |
102 |
898 |
0,0008 |
0,00081 |
0,00004 |
|
|
0,005 |
141 |
859 |
0,0008 |
|
|
|
|
0,003 |
215 |
785 |
0,0008 |
|
|
16. |
szeregowo |
0,007 |
495 |
505 |
0,0069 |
0,00681 |
0,0009 |
|
|
0,005 |
576 |
424 |
0,0068 |
|
|
|
|
0,003 |
693 |
307 |
0,0068 |
|
|
19. |
równolegle |
0,07 |
435 |
565 |
0,0539 |
0,05322 |
0,00534 |
|
|
0,05 |
511 |
489 |
0,0522 |
|
|
|
|
0,03 |
640 |
360 |
0,0533 |
|
|
Metody obliczeń:
wyliczenie szukanej pojemności kondensatora korzystając ze wzoru:
obliczenie średniej arytmetycznej z trzech pomiarów:
niepewność przypadkowa pojedynczego pomiaru, czyli odchylenia standardowego:
ponieważ mała ilość pomiarów powoduje, zaniżoną wartość niepewności przypadkowej, należy wartość S pomnożyć przez tzw. współczynnik Studenta-Fishera tnα, gdzie n to ilość pomiarów a α to przyjęty stopień niepewności. Przyjmujemy, poziom ufności α=0,95.
z tablic dystrybuanty odczytujemy, że tnα=1,96
oprócz niepewności przypadkowej należy także uwzględnić niepewność systematyczną związaną z niedoskonałością przyrządów pomiarowych oraz niedoskonałością obserwatora. Niepewność tą można obliczyć posługując się prawem przenoszenia błędów.
gdzie Δd=1, ponieważ z taką dokładnością można odczytać wartość na potencjometrze.
niepewność całkowita obliczona jest jako pierwiastek z sumy kwadratów błędu niepewności przypadkowej i niepewności systematycznej
wyliczenie teoretycznej wartości pojemności zastępczej (pomiary 13-19):
13.
16. Cz = 0,00671μF
19. Cz = C2+C4 = 0,04943μF
Nieduże odchyłki pomiędzy wartością teoretyczną pojemności zastępczej i wartością wynikającą z pomiarów, świadczą o ich dokładności. Wszystkie wyniki mieszczą się w granicy błędu.
6. Wnioski:
Obliczanie pojemności kondensatorów metodą mostka pojemnościowego pozwala uzyskać stosunkowo dokładne wyniki. Wartość błędu niepewności da się jeszcze bardziej zminimalizować, stosując dokładniejsze oscyloskopy cyfrowe oraz potencjometry elektroniczne sterowane mikroprocesorowo, jednak nawet bez tej aparatury można osiągnąć dokładność rzędu 10-3μF.