Spr 12, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 12-Procesy relaksacyjne w obwodach elektrycznych


Krzysztof Aniszewski

Temat :Badanie procesów relaksacyjnych w obwodach RC

Celem wykonywanego ćwiczenia było wyznaczenie czasu drgań relaksacyjnych w obwodach elektrycznych podczas ładowania i rozładowywania kondensatora zarówno z lampą neonowa jak i bez niej.

Stanem równowagi nazywamy taki stan w którym energia zmagazynowana w nim jest najmniejsza. Każdy układ dąży do osiągnięcia takiego stanu. Wiąże się to z procesem oddawania lub pobierania energii z otoczenia. Zmiany energii na wskutek jej rozpraszania lub magazynowania nazywamy procesami relaksacyjnymi. Ładowanie opisuje tu funkcja : E=Ek(1-e-t/τ) jednym z takich procesów jest np. naładowanie kondensatora. Rozpraszanie zaś energii opisuje tu funkcja E(t)=Eo*e-t/RC i przykładem takiego procesu jest np. rozładowywanie kondensatora. W obu tych zjawiskach połączonych ze sobą można zauważyć okres w jakim energia zmienia się e-krotnie taki czas nazywamy czasem relaksacji i oznaczamy : τ=RC.

W naszym ćwiczeniu będziemy dołączać do obwodów neonówkę która będzie przyśpieszać rozpraszanie energii powodując jednocześnie skoki napięcia od Uz do Ug.

1.Badanie procesu ładowania i rozładowania kondensatora.

Badanie to przeprowadziliśmy dla oporników 220kΩ, 296kΩ oraz pojemności 88.5uF.

Dokonaliśmy trzech serii pomiarów połowicznego czasu ładowania i rozładowania kondensatora(ładowanie dla dwóch rezystorów , rozładowanie dla jednego - 296kΩ)

R1=220kΩ +/- 5%

R2=296kΩ +/- 5%

C= 88,5uF +/- 5%

0x01 graphic

Podczas pomiaru połowicznego czasu ładowania i rozładowania kondensatora otrzymaliśmy następujące wyniki:

(przy napięciu dla R1 26.6 [V] , dla R2 36.7 [V] mierzyliśmy czas zmiany natężenia prądu od 120 do 60 [uA] )

  1. ładowanie przy R1

wyniki : 22,24 21,78 21,84 21,8 [s] średni czas dla R1 wynosi 21.92[s] +/- 0,22

ładowanie przy R2

wyniki : 29,1 28,41 28,99 28,92 [s] średni czas dla R2 wynosi 28,86[s] +/- 0,31

  1. rozładowanie przy R2

wyniki : 29,56 29,41 29,28 29,04 [s] średni czas wynosi 29,32[s] +/- 0,23

Zestawienie t obliczonego z czasu połowicznego zaniku z wartością iloczynu RC oraz wartością eksperymentalną.

R,C

RC[s]

τeksp[s]

τ1/2[s]

R1,C

53

21,92+/-2,7

20

R2,C

18

28,86+/-0,2

30

2.Obliczanie wartości napięć Ug i Uz

0x01 graphic

1

2

3

4

5

6

śr

Uz

72

72

72,5

73

72

72

72,45

Ug

57,5

57,5

57,5

58

57,5

57,5

57,58

3.Badanie drgań relaksacyjnych

0x01 graphic

Okres drgań relaksacyjnych T jest równy sumie czasu ładowania i rozładowania kondensatora.

T=t1+t2.

Ponieważ t2 jest bliskie zeru można napisać, że T=t1. W takim wypadku

t1=ln((E-Ug)/(E-Uz))=RC*K

Na wstępie obliczam błąd ΔK, gdzie

ΔK=((Ug-Uz)* ΔE+(Uz-E)* ΔUg+(E-Ug)* ΔUz)/ (E-Ug)*(E-Uz)

E = 80 V

Uz=72,25+/- 1V

Ug=57,5+/- 0,7V

Po podstawieniu:

K=2,6 ΔK=0,4

Całkowity błąd ΔT wyliczam ze wzoru:

ΔT=CK*ΔR+RK*ΔC+RC*ΔK

gdzie ΔR=0,01*R natomiast ΔC=0,05*C

Porównanie zmierzonych w doświadczeniu wartości okresów Teksp z obliczonymi według wzoru Tobl=RC*K:

Dla C=1uF

R

300000

380000

470000

570000

722000

850000

Tobl

0,54

0,72

0,97

1,06

1,18

1,34

Teksp

0,38

0,45

0,55

0,64

0,81

0,92

ΔT

0,14

0,18

0,22

0,27

0,34

0,41

Wykres zależności T=f(R) dla stałego C:0x08 graphic

Wnioski:

Badanie procesu ładowania i rozładowania kondensatora może służyć do doświadczalnego wyznaczania pojemności kondensatora. Błędy w doświadczeniu wynikają głównie z niedoskonałości urządzeń pomiarowych. Bardzo duży wpływ na błędy pomiarowe miało również zjawisko paralaksy podczas odczytywania wielkości napięcia z woltomierza ,jak również odczyt czasu połowicznego czasu był obarczony błędem ze względu na ograniczone możliwości szybkości reakcji człowieka.

Wyniki badania procesów relaksacyjnych otrzymane metodą doświadczalną w części pokrywają z wynikami otrzymanymi metodą analityczną.

- 3 -

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Lab 21, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 21-Wyznaczanie pracy wyjścia elektronów z metalu met
fiz21, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 21-Wyznaczanie pracy wyjścia elektronów z metalu meto
fiztomi21, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 21-Wyznaczanie pracy wyjścia elektronów z metalu
FIZAAA12, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 12-Procesy relaksacyjne w obwodach elektrycznych
Lab 12E, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 12-Procesy relaksacyjne w obwodach elektrycznych
SPR B 6, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 31-Ruch elektronu w polu magnetycznym i elektryczny
Cwiczenie 12, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 12-Procesy relaksacyjne w obwodach elektryczny
Spr nr 43, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 1-Badanie korelacji liniowej pomiędzy napięciem i
34, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 34-Wyznaczanie podatności magnetycznej paramagnetyków i
C 4, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 31-Ruch elektronu w polu magnetycznym i elektrycznym. W
krzych1, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 52-Badanie promieniowania rentgenowskiego
15-2, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 29-Optyczna analiza widmowa
31, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 25-Interferencja światła, pierścienie Newtona i interfer
ĆWICZENIE 501, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 50-Charakterystyka licznika Geigera-Mullera i
Ćwiczenie 1, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 50-Charakterystyka licznika Geigera-Mullera i b
LABORATORIUM FIZYKI cw1, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 50-Charakterystyka licznika Geigera

więcej podobnych podstron