Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Отчет по лабораторной работе №3

Читайте также:
  1. III. Методические указания по самостоятельной работе студентов.
  2. Microsoft Excel 7.0 Отчет по результатам
  3. V. Контроль и отчетность.
  4. VII. Составление отчета
  5. XII. Порядок учета и отчетность работы групп досмотра
  6. А что в отношении отчетности? Разве она не требует должностей власти, чтобы держать людей в подотчетности?
  7. А) календарному месяцу - в течение 20 календарных дней, следующих за последним календарным днем отчетного (налогового) месяца;
  8. А. Е.: Повлияло ли материнство на Ваши представления о работе, которой бы вы хотели заниматься?
  9. Б) календарному кварталу или календарному полугодию - в течение 40 календарных дней, следующих за последним календарным днем отчетного (налогового) квартала (полугодия);
  10. Б. Рассказ и заигрывание в работе со сновидениями

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

Профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Кафедра общей и технической физики

Отчет по лабораторной работе №3

По дисциплине Физика

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Исследование процессов накопления и релаксации заряда в диэлектрических материалах

Автор студент гр. РГИ-14 Сазоненков А.С.

(подпись) (Ф.И.О)

ОЦЕНКА: _____________

Дата: _____________

ПРОВЕРИЛ профессор Федорцов А.Б.

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

Цель работы:

1. Определение постоянной времени RC-цепи.

2. Определение входного сопротивления вольтметра путем измерения разрядных характеристик конденсатора.

3. Оценка величины заряда, не связанного с поляризацией диэлектрика в конденсаторе.

 

Явление изучаемое в работе: накопление и релаксация заряда.

 

Краткое теоретическое содержание:

Определения:

Электрический ток— направленное движение электрически заряженных частиц, например, под воздействием электрического поля. Такими частицами могут являться: в проводниках — электроны, в электролитах — ионы (катионы и анионы), в полупроводниках — электроны и дырки (электронно-дырочная проводимость).

Блок питания (БП)— устройство, предназначенное для формирования требуемого потребителю (нагрузке) напряжения (при заданном токе нагрузки), как при питании его от электрической сети, так и от других источников питания.

Мультиметр— измерительный прибор, объединяющий в себе несколько функций. В минимальном наборе это вольтметр, амперметр и омметр.

Вольтметр— измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

Конденсатор— двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.



Электрическая ёмкость— характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд.

Электрический заряд— это связанное с телом свойство, позволяющее ему быть источником электрического поля и участвовать в электромагнитных взаимодействиях.

Диэлектрик (изолятор)— материал, плохо проводящий или совсем не проводящий электрический ток.


Законы и соотношения, на основании которых выведена расчетная формула:

Закон Ома для участка цепи:

Сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку, и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению этого участка.

Пояснение к физическим величинам:

Сопротивление:

[R] = 1Ом - скалярная физическая величина, характеризующая свойства проводника и равная отношению напряжения на концах проводника к силе электрического тока, протекающему по нему.

Сила тока:

[I] =1А -скалярная величина, численно равная заряду q, протекающему в единицу времени t, через сечение проводника.

Напряжение:

[U]=1В - отношение работы электрического поля при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B к величине пробного заряда.



 

Схема установки:

 

V-вольтметр

С-конденсатор

R-резистор

 

Основные расчетные формулы:

1) Мгновенное значение напряжения на конденсаторе во время заряда, [В]

,

где U0-э.д.с. источника напряжения; RС – цепи – быстрота заряда и релаксации (R- сопротивление цепи, С – электроемкость), t- время, прошедшее с момента начала заряда, т.е. с момента включения ключа.

2) Мгновенное значение напряжения на конденсаторе во время релаксации,[В]

, где Uнач. – начальное значение напряжения на конденсаторе, [В]

3) Сопротивление цепи, [Ом]

,

где – интервал времени между измерениями напряжений и на емкости в процессе ее разрядки.

4) Ток разряда конденсатора во внешней цепи за счет зарядов, не связанных с поляризацией диэлектрика конденсатора, [А].

(Из Закона Ома) где R– значение сопротивления резистора, [Ом]

 

5) Теоретическое значение постоянной времени распространения электромагнитного возмущения от одной точки цепи к другой

6) Среднее значение сопротивления вольтметра, [Ом]

7) Величина заряда, оставшегося в диэлектрике после исчезновения поляризационного заряда, [Кл]

,

где S–площадь под графиком I(t), а I1 и t1–масштабы по осям тока и времени соответственно

8) Полный заряд заряженного конденсатора, [Кл]

Прямые погрешности:

Погрешности косвенных измерений:

 

Таблицы:

 

Таблица 1: Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его заряда

 

U0 =12,02 В С =470 мкФ R =100 кОм

 

5,79 10,93 17,02 23,8 31,78 41,8 52,8 65,9 89,8 123,8 479,4
1,14 2,21 3,25 4,25 5,29 6,37 7,37 8,63 9,5 10,61 11,7 12,02
1,39 2,49 3,65 4,78 5,91 7,08 8,11 9,06 10,24 11,16 11,90 12,02

 

Таблица 2: Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его разряда

U0 =12,02 В С =470 мкФ R =100 кОм

5,58 9,98 16,69 24,18 13,09 41,78 50,98 63,88 84,31 114,8 670,4
10,91 10,07 8,91 7,79 6,91 5,73 4,89 3,93 2,77 1,66 0,95 0,01
10,67 9,72 8,43 7,19 9,10 4,94 4,06 3,09 2,00 1,05 0,50 0,00

 

Таблица 3: Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его разряда через искомое входное сопротивление вольтметра Rв

Uнач =12,17 В С =470 мкФ

№ изм.
37,3 77,29 120,3 165,2 209,4 255,5 301,9
12,1 11,9 11,8 11,7 11,6 11,5
Пара номеров 1 и 3 2 и 4 3 и 5 4 и 6 5 и 7 6 и 8 7 и 9
3,85 3,65 4,30 4,67 4,77 5,16 5,22

 

349,9 398,7
11,4 11,3
8 и 1 9 и 2
5,62 5,72

 

Rв. ср =5,05 МOм

Таблица 4: Зависимость напряжения на конденсаторе от времени после его разряда закорачиванием

U0 =6 В С =470 мкФ

t, с
Uc,мВ 3,1 6,4 8,1 8,8 9,4 9,7 10,1 9,8 8,1
I, нА

 

Результаты, найденные по графику:

S =18 , I1=200 нА/см, t1=2 с/см, Qост= Кл

 

Примеры расчётов:

 

 

Пример расчёта косвенных погрешностей:

Графики зависимости:

 

 

Вывод:

В ходе проделанной работы были определены практическая и теоретическая постоянные времени RC-цепи. Значения которых, отличаются на . Построены графики зависимости Uc(t), I(t).

Среднее входное сопротивление вольтметра путем измерения разрядных характеристик конденсатора получилось равным Rв. ср=5,05 МOм

Полный заряд заряженного конденсатора равен , остаточный . Сравнив рассчитанное значение Q со значением Qост получаем, что оставшийся заряд в диэлектрике составляет 1,24% от первоначального. Таким образом, можно сказать, что мы пронаблюдали электретный эффект (электретный эффект – это термодинамическое неравновесное локальное нарушение электронейтральности в диэлектрике, длительно сохраняющееся после его электризации), т.е. наш диэлектрик является электретом, т.к. он сохранял электрический заряд длительное время.

 

 


Дата добавления: 2015-09-15; просмотров: 84; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Примеры работы протокола TCP | Общие сведения. Цель лабораторной работы: научиться работать с системой управления версиями, ставить, отслеживать и выполнять поставленные задачи.
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2019 год. (0.018 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты