Účelom práce je štúdium procesu vypúšťania kondenzátora na aktívny odpor, stanovenie relaxačného času, posudzovania kapacity kondenzátora.

Nástroje a príslušenstvo: Laboratórne inštalácia, napájanie, mikro ammetrov, kondenzátor v štúdii, stopky.

Elektrický kondenzátor alebo jednoducho kondenzátor je zariadenie, ktoré môže hromadiť a dať (redistribute) elektrické náboje. Kondenzátor pozostáva z dvoch alebo viacerých vodičov (platní) oddelených dielektrickou vrstvou. Vzdialenosť medzi doskami, ktoré sa rovná hrúbke dielektriku, nestačí v porovnaní s lineárnymi rozmermi dosiek, takže elektrické pole vznikajúce pri pripájaní dosiek na zdroj napätia U.medzi doskami takmer úplne zamerané. V závislosti od formy dosiek sú kondenzátory ploché, valcové, sférické.

Hlavnou charakteristikou kondenzátora je jeho nádoba C.ktorý je numericky rovný nabíjaniu Q.jeden z platničiek pri napätí rovný jednému:

Nech je kondenzátor kapacitný C.zahrnuté v elektrickom obvode (obr. 1),

Fig

obsahujúci zdroj konštantné napätie U 0, Kľúč K. a odpor (aktívny odpor) R.. Pri zatvorení kľúča K.náboj kondenzátora na napätie U 0. Ak potom kľúč K. otvorený, kondenzátor sa začne vypúšťať rezistorom R.a v reťazci vznikne elektrina I.Tento prúd sa pohybuje s časom. Vzhľadom na procesy vyskytujúce sa v reťazci, kvázi-stacionárne, platné zákony pre tento reťazec priamy prúd.

Nájsť závislosť prúdu prúdu I. z času t.. Ak to chcete urobiť, použite druhé pravidlo Kirchhoff vo vzťahu k reťazci R-c. (Obr.2). Potom dostaneme:

, (1)

kde I.- elektrický prúd v reťazci, Q. - kondenzátor C.. Nahradenie rovnice (1) Hodnota vypúšťacieho prúdu I \u003d - DQ / DT, Získame diferenciálnu rovnicu prvej objednávky s oddeľujúcimi premennými:

. (2)

Po integrácii rovnice (2) nájdeme

Q.(t.) = Q 0 E. -t./τ , (3)

kde Q 0. - Počiatočný význam nabíjací kondenzátor, τ = Rc - Konštanta času. Nazýva sa relaxačný čas. Časom τ Nabíjanie na kondenzátore sa v každom čase znižuje.

Rovnica diferenciácie (3), nájdeme zákon o zmene prúdu I (t):

I (t) \u003d E -t / τ.

I (t) \u003d i 0 e -t / τ, (4)

kde I 0 \u003d. - počiatočnú hodnotu prúdu, t.j. Prúd t. = 0.

Obrázok 3 skonštruoval dva záležitosti s vypúšťaním I. z času t.Zodpovedajúcom dvom rôznym hodnotám aktívneho odporu R. 1 I. R. 2 (τ 1 < τ 2).

Popis laboratórnej inštalácie

V tejto laboratórnej práci sa navrhuje preskúmať proces vypúšťania kondenzátora na experimentálnej inštalácii, ktorej diagram je znázornený na obr.

Skladá sa zo zdroja konštantného napätia U 0Cisterny C., odporov R. 1 , R. 2 , R. 3 a mikroemery. Ako odpor R. 1 , R. 2 , R. 3 Obsahuje postupne, aktívna odolnosť reťazca môže byť zmenená pomocou jumperov n, uzávery striedavo odstreďovania R. 1 , R. 2 alebo obe spolu.

Postup meraní. Výsledky merania spracovania

Zbierajte elektrický obvod podľa schémy obr. 4 a na úlohe učiteľa, vyberte požadovanú hodnotu odporu reťaze R..

Zatvorte kľúč K. A nabíjajte kondenzátor C.na napätie U 0. S úplným nabíjaním kondenzátora, mikroemmetrom zobrazí maximálnu aktuálnu hodnotu I 0..

Odpojte kľúč K.a súčasne zapnite stopky. Merať čas t 0.Počas ktorého sa čítanie mikroermemeru znížia 10-krát. Určite časový interval Δ t ≈ t 0 / 10.

Znovu pripojte kľúč K. A nabite kondenzátor.

Odpojte kľúč K.a opravte čítanie mikrometrov v časových intervaloch Δ T., 2Δ T., 3Δ T., atď. časom 10 Δ T.. Takéto merania by sa mali trvať trikrát a vedie k tabuľke 1.

Vypočítať (Priemerná aktuálna hodnota) a postoj.

stôl 1

Experimenty sa opakujú trikrát pre rôzne hodnoty. R..

Kontrolné otázky:

Čo sa nazýva kondenzátor? Výstupná plochá kapacita.

Výstup tankového vzorca sférického kondenzátora.

Laboratórne pracovné číslo 6

Študovanie procesu nabíjania a vypúšťacieho kondenzátora

Účel práce

Štúdium procesov účtovania a vypúšťania Rc-Máme, oboznámenie sa s prevádzkou nástrojov používaných v impulznej elektronickej technológii.

Teoretické základy práce

Zvážte systém, ktorý je znázornený na obr. 1. Schéma obsahuje priamy prúdový zdroj, aktívny odpor a kondenzátor, poplatky a procesy vypúšťania, v ktorých budeme zvážiť. Tieto procesy pochopia samostatne.

Výboj kondenzátora.

Nech je prúd prúdu pripojený k kondenzátoru s rezistenciou R. Potom náboje kondenzátora, ako je znázornené na obr. 1. Kľúč na pozíciu 1 k predpisu budeme preniesť 2. Výsledkom je, že kondenzátor nabitý napätím e.Začne sa vypúšťať rezistencia R. počítania aktuálneho aktuálneho pozitívne, keď je nasmerovaný z pozitívne nabitého kondenzátorového pripojenia k negatívne nabitým, môžeme nahrávať

http://pandia.ru/text/78/025/images/image003_47.gif "Šírka \u003d" 69 Výška \u003d 25 "Výška \u003d" 25 "\u003e ,, (1)

kde i. - Okamžitá hodnota prúdu v reťazci, označenie "mínus" označuje, že aktuálny vzhľad v reťazci i. spojené so znížením q. na kondenzátore;

q. a Z - Okamžité hodnoty nabíjania a napätia na kondenzátore.

Je zrejmé, že prvé dva výrazy sú definície súčasnej a elektrickej kapacity, respektíve a druhá - zákon OMA pre časť reťazca.

Z posledných dvoch pomerov, vyjadrujeme aktuálnu silu i. Nasledujúcim spôsobom:

http://pandia.ru/text/78/025/images/image006_31.gif "Šírka \u003d" 113 "Výška \u003d" 53 SRC \u003d "\u003e. (2)

18. Prečo sa na schematickom diagrame nezobrazí žiadny priamy prúd?

19. Je možné aplikovať generátor sínusového napätia v tejto inštalácii, pilínové napätie?

20. Aké frekvenčné a trvanie impulzy by mali vytvoriť generátor?

21. Za to, čo je potrebné v tejto schéme aktívny odpor R.? Aká by mala byť jeho hodnota?

22. Aký typ kondenzátorov a rezistorov možno použiť v tomto zariadení?

23. Aké hodnoty môžu mať v tejto schéme kontajner a odolnosť?

24. Aká je synchronizácia signálu osciloskopu?

25. Ako sa optimálny pohľad na signál na obrazovke osciloskopu? Aké predpisy sa uplatňujú?

26. Aký je rozdiel medzi reťazcami poplatku a vypúšťaním kondenzátora?

27. Aké merania je potrebné vykonať na určenie kapacity kondenzátora Rc-Spi?

28. Ako vyhodnotiť chyby merania pri inštalácii inštalácie?

29. Ako zlepšiť presnosť relaxačného času Rc-Spi?

30. Názov spôsobov, ako zvýšiť presnosť určovania kapacovacej kapacity.

Nabíjací a výbojový kondenzátor

1 Nabíjanie dielektrického kondenzátora

Zvlášť zrejmý je omnožka existujúceho výkladu kondenzátora. Je založený na prítomnosti v elektrický reťazec Pozitívne a negatívne poplatky. Nosiče týchto poplatkov sú známe: protón a elektrón. Je však tiež známe, že cítia prítomnosť navzájom vo vzdialenosti tisíckrát väčších ako veľkosť elektrónov a miliónkrát vyšší ako protón. Dokonca aj taká vzdialená susedstvo končí proces tvarovania atómov vodíka, ktoré existujú len v plazme stave pri teplote až do 5000 s. K tomu dochádza, napríklad pri odstraňovaní elektrónov a protónov zo Slnka a následnej kombinácie z nich do atómov vodíka. Takže kĺbová prítomnosť protónov a elektrónov v voľnom stave v vodičoch je teda úplne vylúčená, pozitívne a negatívne potenciály na doskách dielektrických kondenzátorov sú chyby fyzikov. Opravme to.

Teraz uvidíme, že dosky dielektrického kondenzátora sú nabité s elektrickou polaritou, ale najrôznejšou magnetickou polaritou. V tomto prípade funkcie plus patria do južného magnetického pólu elektrónu a mínusová funkcia je sever. Tieto póly a tvorba polarity, ale nie elektrické, ale magnetické. Nechajte proces nabíjania dielektrického kondenzátora vidieť, ako magnetické elektrónové póly tvoria magnetickú polaritu svojich dosiek. Je známe, že dielektrický d je umiestnený medzi platinou dielektrického kondenzátora (obr. 1, A).

Schéma experimentu pri nabíjaní dielektrického kondenzátora je znázornený na obr. 1, a. Najdôležitejšou požiadavkou pre schému je orientácia z juh (y) na sever (n). Aby sa zabezpečila úplná izolácia kondenzátora zo siete po jeho nabíjaní, je žiaduce použiť elektrickú zástrčku, ktorá je súčasťou sieťovej zásuvky s napätím 220 V.

Bezprostredne po dióde sa na drôte, ktorý ide do kondenzátora C. Šípka tohto kompasu, ktorá sa odchyľuje doprava v čase zapnutia vidlice, ukazuje smer pohybu elektrónov (Obr. 1) zo SV bodu spodnej dosky kondenzátora. Je vhodné venovať pozornosť všeobecnosti informácií o správaní elektrónov v drôtoch uvedených na obr. jeden.

Obr. 1. Schéma nášho experimentu nabíjania kondenzátora

Nad kompasom 1 (obr. 1) ukazuje smerovú schému magnetické pole Okolo drôtu tvoreného v ňom pohybujúce sa v ňom.

Teda elektróny, ktoré prešli diódou, prichádzajú do spodnej dosky kondenzátora, orientované odstredením vektorov.

Je to celkom prirodzené, že elektróny prídu do vnútorného povrchu hornej dosky kondenzátora zo siete orientovanej s južnými magnetickými pólmi. Dôkazom toho je experimentálna skutočnosť odchýlky šípok horného kompasu 2 (k) vpravo (obr. 1). To znamená, že elektróny pohybujúce sa zo siete k hornej doske kondenzátora sú orientované s južnými magnetickými pólmi (y) smerom k pohybu (Obr. 2).

Orientácia elektrónov na doskách dielektrického kondenzátora teda zaisťuje permeabilitu ich magnetických polí cez dielektriku. Potenciál na doskách kondenzátora je jednoznačná a dve magnetické polarita: severné a južné magnetické póly.

Na obr. 2 znázorňuje diagram, ktorý vysvetľuje orientáciu elektrónov pohybujúce sa na dosky kondenzátora C. Elektrony prichádzajú do spodnej dosky kondenzátora, orientovaný na severných magnetickým pólom (n) na jeho vnútorný povrch (obr. 2). Elektróny orientované s južnými magnetickými pólmi (S) prichádzajú k vnútornému povrchu hornej dosky kondenzátora.

Obr. 2. Schéma pohybu elektrónov na dosky dielektrických kondenzátorov

Takže elektróny sú jedinými nosičmi elektriny v drôtoch, ktoré sú na doskách kondenzátora, nie sú najrúhla elektrickou polaritou, ale najrôznejšou magnetickou polaritou. Nie na doskách dielektrických kondenzátorových protónov - nosiče pozitívnych nábojov.

2 vypúšťanie dielektrického kondenzátora

Proces ukáženia dielektrického kondenzátora na odporu je nasledujúci experimentálny dôkaz reality odhaleného modelu elektrónu a erolýza prevládajúcich myšlienok, ktoré sú na doskách dielektrického kondenzátora vytvorené diaľkové elektrické návyky (obr. 3 ).

Schéma odchýlky šípky počítačov (K) 1, 2, 3 a 4, keď je kondenzátor vypustený na odolnosť RV, zapnite spínač 5 je znázornený na obr. 3.

Ako je možné vidieť (obr. 1 a 3), v čase zahrnutia procesu vypúšťania kondenzátora, magnetická polarita na kondenzátorových doskách sa mení na opačnom a elektronike, otáčania, začnite pohybovať na odpor R (Obr. 2, 3).

Obr. 3. Schéma odchýlky šípok počítačov (K) v čase výtoku kondenzátora

Obr. 4. Elektrónová pohybová schéma z kondenzátorových dosiek na odolnosť R. s vypúšťaním dielektrického kondenzátora

Elektróny bežiace z hornej dosky kondenzátora sú orientované s južnými magnetickými pólmi smerom k pohybu a zo spodnej - severnej (obr. 4). Kompasses 3 a 4, inštalované na kombinácii drôtených drôtov orientovaných z juhu na sever, jasne túto skutočnosť jasne stanovujú priehybe šípok doprava, čo dokazuje, že vektory spinu a magnetické momenty všetkých elektrónov v týchto vodičoch sú nasmerované Z juhu do severu (obr. 3, 4).

3 nabíjací elektrolytický kondenzátor

Pri analýze procesu nabíjania elektrolytického kondenzátora je potrebné vziať do úvahy, že existujú ióny v elektrolytickom kondenzátore, ktoré majú pozitívne a negatívne návyky, ktoré sú riadené procesom tvarovania potenciálov na elektrolytických kondenzátoroch. Teraz uvidíme, že prítomnosť elektrolytu v kondenzátore nevedie k vzniku pozitívnych nosičov nabitia, to znamená protóny.

Elektrón je dutý TORUS, ktorý má dve otáčania: vzhľadom na os symetrie a vzhľadom na os krúžku Torus. Rotácia vzhľadom na os krúžku TORUS tvorí magnetické pole elektrónu a smery magnetických elektrických vedení tejto oblasti tvoria dve magnetické póly: severné N a južné S.

Rotácia elektrónu vzhľadom na centrálnu os kontroluje kinetický moment

Na obr. 5, a ako príklad ukazuje orientáciu iónov

Venujte pozornosť hlavným rysom atómovej štruktúry vodíka: vektory elektrónových magnetických momentov

Ak je úloha elektród uvedených na obr. 5, ale dosky kondenzátora sa vykonávajú, potom, keď sa nabíjajú, elektróny, ktoré pochádzajú z vonkajšej siete, sú vycentrované južnými magnetickými pólmi v ľavej doske kondenzátora a severných magnetických pólov na pravej doske. Je to spôsobené tým, že elektróny prinášajú rôzne magnetické póly, a eponymné magnetické póly obmedzujú eponymné póly s protónou.

Obr. 5. A) - iónový systém; Schéma klastra dvoch iónov

Na obr. 6 a ako príklad ukazuje orientáciu iónov

Zavrátiť osobitná pozornosť Je to elektróny s oboma stranami na hornej doske kondenzátora (obr. 6, A), a preto sa zdá, že sa navzájom odpudzujú. Treba však pripomenúť, že keď sú vytvorené klastre elektrónov, sú navzájom spojené s rôznymi magnetickými pólmi a rovnaké elektrické náboje obmedzujú ich zblíženie, takže iónový kontakt s hornou doskou kondenzátora poskytuje Pestré magnetické elektrónové póly. Spodná doska kondenzátora je pestré elektrické návyky, ktoré prinášajú protón atómu vodíka a dosku elektrónovej kondenzátora. Toto zblíženie je však obmedzené na ich eponymné magnetické póly. Takže tieto zdanlivé rozpory sú vysvetlené.

Obr. 6. a) Systém orientácie iónov v elektrolytickom kondenzátore; b. ) Schéma nabíjania kondenzátora

Platne elektrolytického kondenzátora sú teda nabité najrúvšou elektrickou polaritou a v rovnakom čase najrôznejšou magnetickou polaritou. V tomto prípade funkcie plus patria do južného magnetického pólu elektrónu a mínusová funkcia je sever. Tieto póly tvoria elektrickú a magnetickú polaritu na doskách kondenzátora. Postupujeme proces nabíjania kondenzátora, aby sme zistili, ako magnetické póly elektrónu a protón tvoria magnetickú a elektrickú polaritu svojich dosiek.

Schéma experimentálneho kondenzátora je znázornená na obr. 5, b. Najdôležitejšou požiadavkou pre schému je orientácia z juh (y) na sever (n). Ihneď po dióde sa na drôte dostane do kondenzátora C) Compass 1 (K). Šípka tohto kompasu, ktorá sa odchyľuje na právo v okamihu zahrnutia napätia, ukazuje smer pohybu elektrónov ( Obr. 5, b) z SV bodu spodnej dosky kondenzátora C. nad kompasom je znázornený diagram smeru magnetického poľa okolo drôtu generovaného elektrónovým pohybom v ňom.

Elektrony, ktoré prešli cez diódu, teda prichádzajú na spodnú dosku kondenzátora o orientované odstreďovacie vektory

Je celkom prirodzené, že elektróny prídu na hornú dosku kondenzátora zo siete orientovanými južnými magnetickými pólmi (y). Dôkazom toho je experimentálna skutočnosť odchýlky horného kompasu 2 (K) šípky doprava (obr. 5, b). To znamená, že elektróny pohybujúce sa pozdĺž drôtu k hornej doske kondenzátora sú orientované s južnými magnetickými pólmi (y) smerom k pohybu.

Na obr. 4 znázorňuje diagram, ktorý vysvetľuje orientáciu elektrónov pohybujúcich sa smerom k kondenzátorovým doskám pri nabíjaní. Elektróny prichádzajú do spodnej dosky kondenzátora s severným magnetickým pólom (n) na jeho vnútorný povrch. Elektrony prichádzajú do vnútorného povrchu hornej dosky kondenzátora, ktoré sú súčasťou stredu južných magnetických pólov.

Upozorňujeme na skutočnosť, že smery orientácie elektrónov, keď sa presunujú do dosiek dielektrického kondenzátora (obr. 4), sú podobné orientácii elektrónov, keď sa presunujú na platne elektrolytického kondenzátora (obr. , 6, b).

Takže elektróny sú jediným nosičom elektriny v drôtoch tvoria na doskách elektrolytického kondenzátora a rôznej elektrickej polarity (+ a -) a rôznej magnetickej polarity (SI N) súčasne.

4 vypúšťanie elektrolytického kondenzátora

Proces utrpenia kondenzátora na odolnosť je nasledujúci experimentálny dôkaz o správnosti nového výkladu smeru pohybu elektrónov (obr. 3) v drôtoch a chybnosť prevládajúcich myšlienok, ktoré sú vytvorené iba rôzne elektrické poplatky kondenzátorové dosky.

Systémy odchýlky šípky kompasov (K) 1, 2, 3 a 4, keď sa kondenzátor vypúšťajú do odolnosti RW, spínač na spínač 5 je znázornený na obr. 3.

Ako je možné vidieť (obr. 2), v čase zahrnutia procesu vypúšťania kondenzátora, magnetickú a elektrickú polaritu na doskách kondenzátora zmien na opačných a elektrónoch, otáčanie, začnite pohybovať na rezistenciu R (obr. 2).

Elektróny prichádzajúce z hornej dosky kondenzátora sú orientované na južných magnetickým pólom smerom k pohybu a zo spodnej - severnej. Compases 3 a 4, namontované na súpravu drôtov VA (obr. 3), orientovaný z juhu k severu, jasne opraviť fakt, odchýlku šípok doprava, čo dokazuje, že spin vektory a magnetické Momenty všetkých elektrónov v týchto vodičoch sú nasmerované z juhu na sever.

Ako je možné vidieť, diagram pohybu elektrónov, keď je dielektrický kondenzátor vypustený podobne ako schéma elektrónového pohybu, keď je elektrolytický kondenzátor vypustený (obr. 3).

A teraz si predstavte momenty otvárania alebo zatvárania elektrického obvodu, v ktorom, ako je známe, napätie sa prudko zvyšuje. Dôvodom tohto fenoménu je, že v čase otvorenia elektrického obvodu je fáza, keď je časť tohto reťazca tvorená vzduchovými iónmi. Celkový počet elektrónov týchto iónov je významne množstvo bezplatné elektróny v drôte. Výsledkom je, že v tom čase zvyšujú elektrický potenciál, keď elektrický obvod tvoria vzduchové ióny. Toto je jasne viditeľné na obr. 5 a kde je zobrazený ión