Тема: Визначення емностi конденсатора
Лабораторная работа № 6
Мета роботы: Вивчити принцип дi мiстка Соттi, визначити за допомогою мiстка емнiсть плоского конденсатора без дiелектрика i з дiелектриком i на основi одержаних результатiв розрахувати дiелктричну проникнiсть дiелектрика.
Прилади i обладнання: кювета конденсатор, магозин конденсаторiв, реохорд, джерело змiного струму, осцилограф, набiр дiелектричних пластин.
Теоретичнi вiдомостi та принцип роботи приладу
Електрична емнiсть провiдника визначяеться вiдношенням заряду, розташованого на провiднику, до його потенцiалу:
С=q/φ , ( 1 )
Емнiсть провiдника залежить вiд його геометричноi форми, розмiрiв, вiд розташуваня провiдника вiдноснo оточуючих його тiл i дiелектричьноi проникностi оточуючого середовища. Емнiсть конденсатора:
C=q/u ( 2 )
Де u – напруга на його обкладках. Для плоского конденсатора:
C=εεoS/d ( 3 )
Де S – плошя пластин, d – вiдстань мiж ними, ε – характеристика дiелектрика який знаходиться мiж пластинами (обкладками). Широкого практичного застосування набули мiстковi методи вимiрювання емностi. Зручьним для вимiрюваня е метод зрiвноважиного мiстка Соттi, особливiстю якого е застосування ре6охорду i сталош емностi ( еталоного конденсатора).Схема мiстка приведенна на рис.1. Так як через конденсатори постiйний струм не проходить то використовуеться мiсток змiного струму.Сх-конденсатор емнiсть якого потрiбно визнначити. С - еталонний конденсатор, iн-iнднкатор нуля з допомогою якого встановлюють рiвновагу мiстка. Для цього використовують вiбрайiйнi гальванометри (гальванометри змiного струму) телефони, ламповi вольтметри.В данiй роботi використовуеться осцилограф. При рiвновазш мiстка потенцiали Е i D будуть однаковими тому лiнiя на екранi яка пропорцiйна напрузi Ued,перетворюеться в точку.До точок А i В (кiнцi реохорда) пiдводиться змiна напруги вiд джерела (звукового генератора).Визначимо умови рiвноваги мiстка.При рiвновазi мiсткаф1=ф2 як за модулем так i за фазою тому струм в гiльц ЕD не проходить. Заряд що проходитьза час dt по гiльцi DAEдорiвнюе:
dq=I1 dt; I1 =(φd-φa)/r1
( 4 )
З другого боку iз визначення емностi виходить,що:
dq=Cx(φa-φe) ( 5 )
Iз ( 4 ) i ( 5 ) слiдуе Yb-Ya dt-Cx (Ya-Yc) ( 6 )
По аналогшшдля гiлки DBE: Yd-Yb/r1*dt=C(Yb-Ye) ( 7 )
Шз ( 6 ) ( 7 ) враховуючи що Ye=Yb одержимо:
Сx=Cr2 /r1 ( 8 )
Де r1i r2- опори дiлянок реохорда.Так як провiд реохорда однорiдний то r2/r1=l2/l1,де l1il2—довжина дшлянок для реохорда
Cx=Cl2 /l1 ( 9 )
Згiдно з класичними уявленнями в iдеальних дiелектричних немае вiльних зарядiв якi можуть перемiшуватися по обему дiелектрика пiд дiею зовнiшнього електричного поля.Тому вони не проводять едлектричний струм .В дiелектриках iснують звязани заради якi пiд дiею поля змiшуються на мiкроскопiчнi вiдстанi (в межах молекули). Пiд дiею зовнiшнього електричного поля вiдбуваеться поляризацiя дiелектрика в результатi чого на його поверхнi виникають полярихзацiйнi звя`занi заради якi створюють електричне поле направлене проти зовнишнього поля.Тому сумарне електричне поле дiелектрику послабляеться в е разiв.е - характеристика дiелектрика яка називаеться дiелектричною проникныстю середовища.
Основними типами дiелектрикив е полярнi i неполярнi дiелектрики.В полярних молекули представляютьсобою електричнi диполi (центри позитивних i негативних зарядив не спiвпадають). В таких дiелектриках спостерiгаеться орiентацiйна поляризацiя, яка полягае в тому, що поле намагаеться встановити диполi вздовж силових лiнiй.В неполярних дiелектриках диполi виникають пiд дiею електричного поля. Центри позитивного i негативного зарядiв молекули змiшуються в рiзнi сторони в напрямi силовоii лнii виникае диполь.Такий вид поляризацii називаеться електронною поляризациею.Ступiнь поляризацii дiелектрика характеризуеться вектором поляризацii який рiвний дипольному моменту одиницi обему речовини
P=Zp1/V ( 10 )
P=eoaE ( 11 )
a—дiелектрична сприйнятливiсть речовини
l+a=e ( 12 )
Порядок виконання роботи