WYZNACZANIE PODATNOŚCI MAGNETYCZNEJ ŻELAZA

Wyznaczanie krzywej ładowania i rozładowania
kondensatora
Przyrządy:
1.
2.
3.
4.
5.
Zasilacz (Z).
Opornik dekadowy (R).
Kondensator (K).
Multimetr (M).
Stoper.
Przebieg czynności:
1. Sprawdzić czy obwód jest połączony zgodnie ze schematem.
R
Z
M
K
2. Ustawić opornik dekadowy na 1 M oraz zakres multimetru na 200 A .
3. Odłączyć jeden z przewodów doprowadzonych do zasilacza. Włączyć zasilacz i
uregulować napięcie zasialnia na 15 V. Włączyć multimetr.
4. Zamknąć obwód elektryczny włączając jednocześnie stoper i w ciągu 1 minuty
notować wskazania multimetru co pięć sekund. Jako natężenie prądu I 0 w chwili
t  0 s zapisać maksymalną zaobserwowaną wartość wskazań multimetru.
5. Odczekać do momentu, gdy przez 3 kolejne sekundy miernik uniwersalny będzie
wskazywał wartość 0.0 mA . Zatrzymać stoper i zapisać zmierzony czas t k .
6. Odłączyć przewody od zasilacza, Zewrzeć je włączając jednocześnie stoper. Mierzyć
wartości prądu, podobnie jak w punkcie 4.
7. Odczekać do momentu, gdy przez 3 kolejne sekundy miernik uniwersalny będzie
wskazywał wartość 0.0 mA . Zatrzymać stoper i zapisać zmierzony czas t k .
8. Czynności z punktu 4–7 powtórzyć dwukrotnie.
9. Opisane w punktach 4–8 czynności wykonać dla oporu 2 M oraz 3 M.
10. Wyłączyć zasilacz i multimetr.
11. Dla poszczególnych oporów obliczyć średnie wartości prądów ładowania i
rozładowania odpowiadających tym samym momentom czasowym t oraz obliczyć
wartości średnie całkowitego czasu ładowania i rozładowania kondensatora t k .
12. Przestawić na jednym wykresie zależność I t  dla wszystkich trzech badanych
wartości oporu, oddzielnie dla ładowania i rozładowania kondensatora. Dla każdej
wykreślonej zależności odczytać czas relaksacji  , tj. czas, po którym natężenia prądu
spada e-krotnie w stosunku do wartości początkowej I 0 . Z równania
  RC
obliczyć odpowiadającą im pojemność C kondensatora .
13. Z równania:
I  I 0e
t
RC

gdzie:
I 0 – maksymalna wartość prądu (w chwili t  0 ).
wyznaczyć pojemność C I kondensatora. Dla każdego z badanych przypadków
przeprowadzić obliczenia dla prądu I płynącego w obwodzie po upływie czasu
t  10 s .
14. Metodą prostokątów obliczyć pole pod krzywą ładowania i rozładowania
kondensatora, odpowiadające całkowitemu ładunkowi Q zgromadzonemu na
kondensatorze. Z zależności
C
Q
U
wyznaczyć pojemność C Q kondensatora.
15. Wpisać do tabeli pojemności C kondensatora wyznaczone w punktach 12–14.
C
[nF]
Ładowanie
Rozładowanie
16. Sformułować wnioski.
R  1 MΩ
CQ
CI
[nF]
[nF]
R  2 MΩ
CQ
C
CI
[nF] [nF] [nF]
R  3 MΩ
CQ
C
CI
[nF] [nF] [nF]
Tabela pomiarowa:
R  1 MΩ
t
[s]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
tk
Ładowanie
I3
I2
R  2 MΩ
R  3 MΩ
Rozładowanie
Ładowanie
Rozładowanie
Ładowanie
Rozładowanie
I3
I3
I3
I3
I3
I1
I1
I1
I1
I1
I1
I2
I2
I2
I2
I2
I
I
I
I
I
I
[A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A] [A]