1.Wprowadzenie

Kondensator to element elektryczny zbudowany z dwóch przewodników rozdzielonych dielektrykiem.

Doprowadzenie napięcia do okładzin kondensatora powoduje zgromadzenie się na nich ładunku elektrycznego. Jeżeli kondensator jako całość nie jest naelektryzowany, to cały ładunek zgromadzony na jego okładkach jest jednakowy, ale przeciwnego znaku. Kondensator charakteryzuje pojemność określająca zdolność kondensatora do gromadzenia ładunku:

gdzie:

C - pojemność, w faradach

Q - ładunek zgromadzony na jednej okładce, w kulombach

U - napięcie elektryczne między okładkami, w woltach.

Ze względu na różną konstrukcję kondensatory można podzielić na:

- elektrolityczne (dielektrykiem jest cienka warstwa tlenku, a osadzona elektrolitycznie na okładzinie dodatniej, drugą okładziną jest elektrolit)

- poliestrowe - foliowe (dielektrykiem jest folia poliestrowa)

- ceramiczne (dielektrykiem jest specjalna ceramika), znakomicie pracują przy wielkich częstotliwościach, bywają wykonywane też jako kondensatory o zmiennej pojemności

- tantalowe

- powietrzne (dielektrykiem jest powietrze) - znakomicie pracują przy wysokich częstotliwościach i bardzo dużych napięciach, często wykonywane jako kondensatory zmienne.

Kondensatory dzieli się również za względu na kształt:

- płaskie (dwie blisko położone równoległe płytki)

- sferyczne (współśrodkowe kule)

- cylindryczne (współ środkowe cylindry)

W ćwiczeniu użyte zostały kondensatory płaskie.

2. Tabela pomiarów:

Nr kondensatora	Pomiar 1 C [nF]	Pomiar 2 C [nF]	Pomiar 3 C [nF]	Pomiar 4 C [nF]	Pomiar 5 C [nF]	Wartość średnia [nF]
C1	600	603,4	606,3	608,7	605,2	604,72
C2	1000,1	1014,5	1026,6	1009,7	1012	1012,58
C3	110,3	100,6	100,2	110,1	110,7	106,38
C4	321,2	334,5	346	328,3	340,1	334,02
C5	2120	2241,2	2164,4	2215,6	2207,8	2189,8
Połączenie szeregowe C1 i C2	400,2	410,4	410,6	400,8	401	404,6
Połączenie równoległe C2 i C3	1102,4	1000	1100,1	1102,5	1106,4	1082,28

3.Obliczenia:

Kondensatory można łączyć w baterie, wyróżniając dwa podstawowe typy połączeń:

1. szeregowe, dla którego zachodzą równości:

Korzystając z zależności:

Zapisać można:

Po dalszych przekształceniach otrzymujemy:

Jeżeli
i

to po połączeniu ich szeregowo pojemność zastępczą obliczamy ze wzoru

b) równoległe, dla którego zachodzą równości:

Korzystając z zależności:

Zapisać można:

Po dalszych przekształceniach otrzymujemy:

Jeżeli
i

to po połączeniu ich równolegle pojemność zastępczą obliczamy ze wzoru

4. Rachunek i dyskusja niepewności pomiarowych:

Niepewności standardowe wartości C_xsr oblicza się ze wzoru

Dla poszczególnych kondensatorów u(C_sr) wynosi:

Do obliczenia niepewności złożonej dla pojemności zastępczej połączeń szeregowych i równoległych korzysta się ze wzoru

który po przekształceniu dla połączenia szeregowego ma postać

a dla połączenia równoległego

5.Wnioski:

Wartości pojemności zastępczych uzyskane w pomiarach różnią się od tych uzyskanych z obliczenia ich przy zastosowaniu metod matematycznych. Różnice te są dość duże, nie mieszczą się w niepewności pomiaru. Wynika to przede wszystkim z niedokładności metody pomiarowej, która w znacznej mierze zależy od oceny eksperymentatora.

Pomiar pojemności kondensatora
metodą mostka Wheatstone'a

- 1 -