ZSE w Rzeszowie	Pracownia elektryczna	1999/2000
Sprawozdanie z ćw. nr 7	Pomiary pojemności.	II e
15.12.1999r.	Piotr Madej

I. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest pomiar pojemności kondensatorów oraz ich pojemności zastępczej przy połączeniu szeregowym, równoległym i mieszanym.

II. Wskazówki BHP:

Podczas wykonywania ćwiczenia należy zachować wszelkie środki ostrożności zabezpieczające przed wypadkiem. Moment nieuwagi może spowodować trwałe kalectwo, a nawet śmierć.

Przed przystąpieniem do wykonania ćwiczenia należy sprawdzić czy znajdujące się na stanowisku pracy przyrządu i urządzenia nie posiadają widocznych uszkodzeń.

Wszelkie nieprawidłowości i wątpliwości należy jak najszybciej zgłaszać profesorowi.

Po zezwoleniu profesora można przystąpić do pracy.

Podczas wykonywania ćwiczenia starać się nie dopuszczać do przeciążeń jakichkolwiek przyrządów.

Jeden z uczniów stanowiących grupę powinien zajmować miejsce w pobliżu wyłącznika zasilania.

Przed dołączeniem do sieci całego obwodu należy sprawdzić jego poprawność.

Spis przyrządów:

Autotransformator 311/E

Amperomierz 336b/E

Woltomierz 119/E

Kondensator dekadowy o pojemności 10μF; 12μF; 2μF; 5,3μF; 4,2μF; 8,7μF; 8,2μF

Przebieg ćwiczenia:

Pomiar pojemności metodą techniczną.

Należy wyznaczyć pojemność trzech kondensatorów oraz ich pojemność zastępczą przy połączeniu szeregowym, równoległym i mieszanym.

X_C = U/J

1/2πfC = U/J ⇒ C = J/U⋅2πf

X_C = 1/2πfC

C₁ = 10μF

C₂ = 2μF

C₃ = 12μF

f = 50Hz		kondensator C1						kondensator C2						kondensator C3
		P - 1			P - 2			P - 1			P - 2			P - 1			P - 2
U	V	50	100	150	50	100	150	50	100	150	50	100	150	50	100	150	50	100	150
J	A	0,16	0,31	0,46	0,16	0,31	0,46	0,02	0,06	0,1	0,02	0,06	0,1	0,21	0,41	0,6	0,21	0,41	0,6
C	μF	10,1	9,87	9,76	10,1	9,87	9,76	1,27	1,91	2,12	1,27	1,91	2,12	13,3	13,0	12,7	13,3	13,0	12,7
CŚR	μF		9,91			9,91			1,76			1,76			13,0			13,0

Wyznaczanie pojemności zastępczej trzech kondensatorów w połączeniu: szeregowym, równoległym i mieszanym.

Tabelkę należy wykonać dla dwóch położeń przełącznika P.

C = J/U⋅2πf

C_ZŚR = C_Z1 + C_Z2 + C_Z3/3

przełącznik w położeniu P1

f = 50Hz		połączenie szeregowe			połączenie równoległe			połączenie mieszane
U	V	50	100	150	25	50	75	150	200	250
J	A	0,02	0,05	0,07	0,21	0,39	0,58	0,085	0,12	0,14
CZ	μF	1,27	1,59	1,48	2,67	2,48	2,46	1,80	1,91	1,78
CZŚR	μF	1,44			2,53			1,83
wartości obliczone		CZ SZER = 1,46			CZ RÓW = 24			CZ MIESZ = 6

przełącznik w położeniu P2

f = 50Hz		połączenie szeregowe			połączenie równoległe				połączenie mieszane
U	V	50	100	150	25	50	75	150		200	250
J	A	0,02	0,05	0,07	0,21	0,39	0,56	0,082		0,12	0,14
CZ	μF	1,27	1,59	1,48	2,67	2,48	2,37	1,74		1,91	1,78
CZŚR	μF	1,44			2,50				1,81
wartości obliczone		CZ SZER = 1,46			CZ RÓW = 24				CZ MIESZ = 6

Pomiar pojemności mostkiem fabrycznym RLC.

C1	C2	C3	szeregowe	równoległe	mieszane
μF	μF	μF	μF	μF	μF
9,3	12,0	1,8	1,4	23,4	1,7
10,12	13,28	1,99	1,76	24,8	1,83

Wnioski:

1. Pojemność określa zdolność elementu obwodu elektrycznego do magazynowania energii w polu elektrycznym. Całkowita pojemność elektryczna równolegle połączonych kondensatorów elektrycznych jest równa sumie p.e C = C1 + C2 + ... + C_N, w przypadku kondensatorów połączonych szeregowo zachodzi związek 1/C = 1/C1 + 1/C2 + ... + 1/C_N. Jednostką pojemności elektrycznej jest farad. Do pomiaru p.e stosuje się min. miernik pojemności, mostki pomiarowe, Q-metr.

2. W tym ćwiczeniu do pomiaru pojemności używaliśmy metody technicznej oraz fabrycznego mostka RLC.

3. Metoda techniczna (za pomocą amperomierza i woltomierza) należy do grupy metod pośrednich. Stosujemy tu dwa układy pomiarowe:

- układ dokładnie mierzonego napięcia - do pomiaru rezystancji małych

- układ dokładnie mierzonego prądu - do pomiaru rezystancji dużych

Polega ona na zmierzeniu napięcia na kondensatorze i prądu przez niego płynącego. Pojemność kondensatora liczymy ze wzoru: 1/2πfC = U/J ⇒ C = J/U⋅2πf.

4. Za pomocą przełącznika „P” możemy porównać wyniki z uwzględnieniem rezystancji miliamperomierza i bez uwzględnienia jego rezystancji. Ale nie odgrywa to zbyt dużej roli, ponieważ te wartości są zbliżone do siebie.

---