Исследование зависимости силы тока от электроемкости конденсатора

Прапктическая работа № 11

Исследование зависимости силы тока от электроемкости конденсатора

в цепи переменного тока

Цель:  исследовать зависимость силы тока от электроемкости конденсатора в цепи переменного тока.

Оборудование: источник переменного напряжения, набор конденсаторов бумажных  различной емкости, миллиамперметр переменного тока, вольтметр переменного тока, соединительные провода, омметр, ключ.

Теоретическое обоснование

           Под действием переменной электродвижущей силы (ЭДС) в электрической цепи, в ней возникает переменный ток.

         Переменным называется такой ток, который изменяется по направлению и по величине. В данной работе рассматривается только такой переменный ток, величина которого изменяется периодически по синусоидальному закону.

         Рассмотрение синусоидального тока вызвано тем обстоятельством, что все крупные электростанции вырабатывают переменные токи, весьма близкие к синусоидальным токам.

     Переменный ток в металлах представляет собой движение свободных электронов то в одном, то в противоположном направлении. При синусоидальном токе характер этого движения совпадает с гармоническими колебаниями. Таким образом, синусоидальный переменный ток имеет период  Т  время одного полного колебания и частоту  v  число полных колебаний за единицу времени. Между этими величинами имеется зависимость                   

        Циклическая частота равна

Рис. 1      

Если обкладки конденсатора присоединить к источнику постоянного тока, то постоянный ток не может существовать в цепи, содержащий конденсатор. Ведь фактически при этом цепь оказывается разомкнутой, так как обкладки конденсатора разделены диэлектриком.  Если же обкладки конденсатора присоединить к источнику переменной ЭДС, то обкладки  непрерывно будут перезаряжаться, и в цепи все время будет идти ток.

Действующее значение силы тока I в этой цепи определяется значением электроемкости  С, частотой  ω вынужденных колебаний силы тока в цепи и действующим значением напряжения  U на обкладках.

                                                  I = U ω С = U  С                (1)

 Данное равенство справедливо, если можно пренебречь активным сопротивлением R остальных участков цепи, то есть если

                          ›› R           (2),        где

- емкостное сопротивление, ω – циклическая частота

π = 3,14               υ =50 Гц частота переменного тока,   С – емкость конденсатора

Ход  работы

1. Соберите электрическую цепь по рисунку 1, взяв конденсатор с наименьшей емкостью. Замкните электрическую цепь и выполните измерение силы тока в цепи при напряжении 6 В. 

2. Опыт повторите несколько раз, взяв конденсаторы с различной емкостью, и каждый раз выполните измерение силы тока в цепи при напряжении 6 В.  

3. Результаты измерений занесите в таблицу.

№ опыта

Частота υ, Гц

Емкость конденсатора, Ф

Сила тока, А

Напряжение, В

4. Сделайте вывод зависимости силы тока от электроемкости конденсатора в цепи переменного тока и постройте график зависимости силы тока от электроемкости конденсатора.

Контрольные вопросы

1. Как связаны между собой действующие значения силы тока и напряжения на конденсаторе в цепи переменного тока?

2. Выделяется ли энергия в цепи, содержащей только конденсатор, если активным сопротивлением цепи можно пренебречь?

Решите задачи

3. Чему равно емкостное сопротивление конденсатора емкостью 2 мкФ, включенного в цепь переменного тока частотой 50 Гц?

4. Конденсатор включен в цепь переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220 В. Сила тока в цепи конденсатора 2,5 А. Чему равна емкость конденсатора?

Познавательные статьи:



Техника нижней прямой подачи мяча

Комплекс физических упражнений для развития мышц плечевого пояса

Стандарт Порядок надевания противочумного костюма

Общеразвивающие упражнения без предметов