skanowanie0003 (231)

Wyznaczanie czasu zderzenia kul

Do pomiaru czasu zderzeń kul wykorzystano badania zjawiska rozładowania kondensatora, którego okładki są połączone ze zderzającymi się kulami (rys. 15.2). Rozładowanie naładowanego elektrycznie kondensatora następuje w czasie, gdy kulki stykają się ze sobą. Przez ten czas w obwodzie składającym się z kondensatora o pojemności elektrycznej: C i oporu R płynie prąd elektryczny. Mierzona woltomierzem różnica potencjałów U pomiędzy okładkami kondensatora zmienia się wraz z czasem trwania zderzenia zgodnie ze wzorem:

gdzie    U_Q - napięcie na kondensatorze przed rozpoczęciem

rozładowania (tj. przed dopuszczeniem do zderzenia kul).

Rozpatrując obwód elektryczny przedstawiony na rys. 15.2 można    nie uwzględniać    zwierania kondensatora poprzez!

woltomierz, gdyż rezystancja tego ostatniego ma bardzo dużą wartość w porównaniu z rezystancją połączeń i regulowanego¹ opornika.

Równanie (15.10) można także sprowadzić do postaci, w które ja wielkość l/^nfir/U) jest liniową funkcją oporu R

ln (U₀/U)~ ° ^{fl R} '    .    (IS.llH

gdzie

^A ■    •    (15.12)

Wzory (15.11) i (15.12) są pomocne przy opracowywaniu wyników uzyskanych w niniejszym ćwiczeniu.

Zmontować układ pomiarowy według schematu przedstawionego na rys. 1S. Kulki zawieszone są na cienkich przewodach zamocowanychVna ruchomych osiach osadzonych w obudowie, Układ posiada dwa elektromagnesy służące do utrzymywania kuł w położeniu odchylonym od plonu o kąt a,

Zmierzyć 5-krotnie odległości kul od podstawy, gdy kule zwisają swobodnie. Zanotować pojemność kondensatom C orai średnicę kul d = 3,18 cm.

Włączyć zasilacz i ustawić napięcie 30 V, Odchylić kulki tak, aby dotknęły elektromagnesów i 5-krotnie zmierzyć ich odległość od podstawy.

Naładować kondensator poprzez zamknięcie na kilka sekund

i zanotować napięcie

W.

U_f jakie wskazuje

wyłącznika woltomierz.

Naciskając na chwilę wyłącznik W₂ zwolnić kule. Po zderzeniu powinny one zostać przyciągnięte przez elektromagnesy. Zanotować napięcie U w chwilę po zderzeniu. Pomińry powtórzyć 5-krotnie.

Pomiary opisane w p. 4 i 5 wykonać dla 15 wartości R od 1 (1 do 15 Q co 1 fi.

Opracowanie wyników

7.    Obliczyć wartości średnie oraz ich odchylenia standardowo

dia wyników uzyskanych w p. 2_#    4_#    5 i 6.

8.    Sporządzić wykres zależności 1/ln (U_Q/U) od wartości oporu R dla uśrednionych wyników uzyskanych w p. 6.

9.    Metodą najmniejszych kwadratów obliczyć współczynniki kierunkowe prostej aproksymującej wyniki przedstawione na wykresie sporządzonym w p. 7. Prostą aproksymującą zaznaczyć na wykresie.

10. Wykorzystując znajomość C, wzory (15.11) i (15.12) oraz wartości współczynników kierunkowych prostej aproksymująceJ wyniki zaznaczone na wykresie sporządzonym w p. 12 obliczyć czas rozładowania kondensatora t.