lab, lab 21, Tabela pomiarowa


WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

LABORATORIUM FIZYCZNE

Grupa szkoleniowa C04J
stopień i nazwisko

prowadzącego

KOŻUCH Jacek

( imię i nazwisko słuchacza)

ocena końcowa ocena przygot.

do ćwiczenia

SPRAWOZDANIE

Z

PRACY LABORATORYJNEJ Nr 21

Badanie drgań relaksacyjnych.

Wstęp Teoretyczny

Drgania relaksacyjne to drganie, w których wzrosty i spadki napięć następują w sposób wykładniczy. Zazwyczaj (tak, jak w ćwiczeniu) do ich wytwarzania stosuje się proces ładowania i rozładowywania kondensatora rezystorem.

Po zamknięciu kluczem obwodu zawierającego: źródło siły elektromotorycznej E, rezystor R oraz kondensator C następuje ładowanie kondensatora. Korzystając z drugiego prawa Kirchhoffa otrzymamy:

Zważywszy, że

otrzymujemy równanie różniczkowe, które rozwiązujemy względem Q:

Obliczając pochodną dQ po dt otrzymujemy ostatecznie:

(1)-- napięcie na ładowanym kondensatorze.

Wielkość RC ma wymiar czasu i nazywa się stałą czasową obwodu, która jest równa czasowi, w jakim ładunek na kondensatorze powiększa się o czynnik 1-exp[-1].

Po naładowaniu kondensatora obwód łączymy tak, żeby nie zawierał źródła SEM. W takiej sytuacji będzie zachodziło rozładowywanie kondensatora rezystancją R.

Równanie obwodu ma postać:

Otrzymujemy równanie różniczkowe i rozwiązujemy je względem Q:

Wyznaczamy U:

(2)

Jest to napięcie na okładkach kondensatora przy jego rozładowywaniu.

Zależności napięcia na okładkach kondensatora od czasu dana jest wzorem

- podczas ładowania: )

- podczas rozładowywania: )

Cykliczne przełączanie klucza w obwodzie tak, aby kondensator już to ładował się, już to rozładowywał wymusi powstanie w obwodzie drgań relaksacyjnych. (W ćwiczeniu funkcję klucza spełnia neonówka).

Neonówka ma dwie elektrody pokryte warstwą metalu łatwo emitującego elektrony. Przy niwielkim napięciu na elektrodach prąd nie popłynie w neonówce. Po przekroczeniu wartości napięcia zapłonowego Uz przez lampę popłynie prąd o natężeniu ograniczonym tylko rezystancją zewnętrzną. Gdy napięcie na elektrodach spadnie poniżej napięcia gaśnięcia Ug lampa ponownie nie przewodzi prądu.

Czas t1 narastania napięcia na kondensatorze od Ug do Uz jest znacznie dłuższy od czasu jego opadania. Korzystając z powyższych zależności możemy wyznaczyć wartości t1 i t2.

oraz

. Rn-rezystancja neonówki

Okres drgań relaksacyjnych T=t1+t2.

Ponieważ t1>>t2 więcokres drgań w tym ćwiczeniu laboratoryjnym dany jest wzorem :

Uz - napięcie zapłonu neonówki; Ug - napięcie gaśnięcia

Poprzez podłączanie różnych oporników i kondensatorów otrzymamy całą rodzinę drgań relaksacyjnych. Możliwe będzie także znalezienie pojemności nieznanego kondensatora.

1.Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze zjawiskiem drgań relaksacyjnych w obwodzie elektrycznym.

2. Co będę mierzył?

Ćwiczenie wymaga dokonania pomiarów okresów drgań generatora drgań relaksacyjnych i zapisanie ich do przygotowanej tabeli pomiarowej.

3. Co będę liczył?

Zmierzone okresy posłużą do znalezienia pojemności nieznanego kondensatora, innych wielkości podanych w treści ćwiczenia oraz sporządzenia wykresów zależności T = f(C).

4. Opracowanie wyników pomiarów.

Tabela pomiarowa

R [kΩ]

C [nF]

T1

T2

T3

T4

T5

Tśr

R1 = 500

C1 = 5,6

7,914

7,837

7,833

7,702

7,717

7,8006

C2 = 8,2

10,075

9,691

9,215

10,118

10,175

9,8548

C3 = 10

11,574

11,713

11,531

11,577

11,712

11,621

C4 = 14,7

15,71

15,614

16,01

16,073

15,798

15,841

C5 = 15,8

16,711

16,698

16,773

16,919

16,705

16,7612

C6 = 17,3

17,915

17,413

17,614

17,514

17,511

17,5934

CX

13,979

14,071

14,098

13,911

14,017

14,0152

R2 = 600

C1 = 5,6

10,51

10,314

10,116

10,194

10,419

10,3106

C2 = 8,2

13,137

12,957

13,31

13,002

13,235

13,1282

C3 = 10

14,814

14,817

14,83

14,757

14,978

14,8392

C4 = 14,7

19,277

19,213

19,372

19,237

19,51

19,3218

C5 = 15,8

20,17

20,239

20,412

20,551

20,118

20,298

C6 = 17,3

21,071

21,41

21,59

21,837

21,915

21,5646

CX

17,875

17,538

17,58

17,672

17,685

17,67

Wykresy do tabeli na załączonych arkuszach.

Korzystając z odpowiednich wzorów wyliczam

  1. parametry a i b - metodą najmniejszych kwadratów Gaussa

0x01 graphic
, 0x01 graphic

gdzie ΔCi = Ci - Cśr, ΔTi = Ti - Tśr

  1. 0x08 graphic
    odchylenie standardowe бa, бb - metodą najmniejszych kwadratów

0x08 graphic

  1. wartość nieznanej pojemności Cx - ze wzoru:

0x01 graphic

dla R=500

  1. błąd średni kwadratowy бTx dla pięciu pomiarów - ze wzoru:

0x08 graphic

  1. błąd бCx - na bazie błędów бa, бb, бTx - ze wzoru:

0x01 graphic

  1. dla wybranego poziomu ufności wyznaczam przedział ufności ΔCx

0x01 graphic

gdzie kp dla obranego przedziału wynosi 2.326

dla R=500

Wyniki obliczeń podaje tabela:

Ri

[kΩ]

ā

b

Cx

[nF]

бā

б b

бTx

бCx

[nF]

p

ΔCx

[nF]

500

0,864

2,93

12,82

0,021

0,26

0,067

3,37

0,98

7,83

600

0,959

5,14

13,07

0,016

0,19

0,12

2,54

0,98

5,9

5. Wnioski

Myślę, że otrzymane wyniki są w pełni zadowalające. Znaleziona pojemność nieznanego kondensatora okazała dość się podobna dla obu serii pomiarów.

Na błąd pomiarów miała wpływ dokładność urządzeń pomiarowych ( podających czas

z dokładnością do 0.001 s), oraz błędy związane z wartościami pojemności C i oporu R poszczególnych elementów (dokładność rzędu ± 5%).

Badanie drgań relaksacyjnych

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Rozkład napięć na łańcuchu izolatorów wiszących-lab, izolator, Tabela pomiarowa
Lab.1, Tabela z pomiarami
lab t 14, t14 tabela pomiarowa, Przepływ współprądowy
Lab-diagnostyka-sem8-Pomiar drgan, Księgozbiór, Studia, Diagnostyka
Metrologia-lab-Ocena błędów pomiaru pośredniego, OC BL S, POLITECHNIKA RADOMSKA
Metrologia-lab-Rozszerzenie Zakresu Pomiarowego, ROZSZE 1, POLITECHNIKA RADOMSKA
Lab 2 Impulsowe protokół pomiarowy
Lab.2, lab3 tabelapomiarowa
LAB 0 P, Labolatoria fizyka-sprawozdania, !!!LABORKI - sprawozdania, Lab, !!!LABORKI - sprawozdania,
Lab-diagnostyka-sem8-Pomiar Halasu i mocy akustycznej-Wniosk, Księgozbiór, Studia, Diagnostyka
Metrologia-lab-Ocena błędów pomiaru pośredniego, OcEdPrt, POLITECHNIKA RADOMSKA
Metrologia-lab-Rozszerzenie Zakresu Pomiarowego, ROZ Z S, POLITECHNIKA RADOMSKA
korozja dla justyny, Chemia fizyczna AGH laborki, lab 21
Lab 21, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 21-Wyznaczanie pracy wyjścia elektronów z metalu met
zerowe, Labolatoria fizyka-sprawozdania, !!!LABORKI - sprawozdania, Lab, !!!LABORKI - sprawozdania,
Kopia Pirometry, AGH, i, Laborki, Laborki, Lab, FIZYKA - Laboratorium, pomiary temp

więcej podobnych podstron