Экспериментальная часть. Убедитесь путем измерения тока и напряжения, что при последовательном соединении конденсаторов общая емкость цепи меньше емкости наименьшего конденсатора.

Задание

Убедитесь путем измерения тока и напряжения, что при последовательном соединении конденсаторов общая емкость цепи меньше емкости наименьшего конденсатора.

Порядок выполнения эксперимента

Соберите цепь согласно схеме (рис. 4.3.1) и подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения с параметрами U = 5 В и f = 2 кГц.

Рис. 4.3.1

Измерьте с помощью мультиметра или виртуальных приборов А1 и V1 действующие значения тока в цепи, приложенного напряжения и напряжения на каждом конденсаторе. Результаты измерений занесите в табл. 4.3.1

Таблица 4.3.1

Рассчитайте емкостные реактансы и емкости.

Проверьте эквивалентную емкость цепи расчетом.

Вычисление емкостных реактансов:

XC1 = UC1 ¤ IС =

XC2 = UC2 ¤ IС =

XC3 = UC3 ¤ IС =

XЭ = U ¤ I =

Вычисление угловой частоты:

w = 2 ×p × f =

Вычисление емкостей:

C1 = 1 ¤ (w × XC1) =

C2 = 1 ¤ (w × XC2) =

C3 = 1 ¤ (w ×XC3) =

CЭ = 1 ¤ (w × XЭ ) =

Проверка эквивалентной емкости цепи расчетом:

1/CЭ = 1 ¤ (1 ¤ C1 + 1 ¤ C2 + 1 ¤ C3) =

Проверьте эквивалентные реактанс и емкость цепи непосредственными измерениями с помощью виртуальных приборов. Для этого включите блок «Приборы II». В первом приборе выберите функцию «реактивное сопротивление Х» и «подключите» его к V1 и А1. Во втором приборе выберите функцию «Частотомер» и «подключите» его к V1. Третий прибор запрограммируйте на вычисление емкости. Для этого введите аргументы расчетной формулы х7 и х8 (т.е. Х и f) и саму расчетную формулу:

y = -1 / (2*3,14*x8*x7)

Нажмите клавишу «Начать счет» и Вы получите результат вычисления – емкость в фарадах. Переведите ее в микрофарады и запишите результат:

СЭ = … мкФ.