Отчет по лабораторной работе №3

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 U_нач. – 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 R_в

U_нач =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

R_{в. ср} =5,05 МOм

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

U₀ =6 В С =470 мкФ

Результаты, найденные по графику:

S =18 , I₁=200 нА/см, t₁=2 с/см, Q_ост= 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 U_c(t), I(t).

Среднее входное сопротивление вольтметра путем измерения разрядных характеристик конденсатора получилось равным R_{в. ср}=5,05 МOм

Полный заряд заряженного конденсатора равен , остаточный . Сравнив рассчитанное значение Q со значением Q_ост 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.