Лабораторная работа "Конденсатор в цепи переменного тока"
Теоретический материал. При подключении конденсатора к источнику постоянного тока в цепи возникает кратковременный импульс тока, заряжающий конденсатор до напряжения источника тока. При отключении конденсатора от источника и подключении его к лампочке накаливания или светодиоду лампочка загорается на время его разрядки. Конденсатор не пропускает постоянный ток, так как его обкладки разделены слоем диэлектрика. При включении конденсатора в цепь переменного тока процесс его зарядки длится первую четверть периода (см. рис. 70 — график переменного тока). После достижения амплитудного значения напряжение между обкладками конденсатора уменьшается, и конденсатор в течение второй четверти периода разряжается. В третью четверть периода конденсатор вновь заряжается, но полярность напряжения на его обкладках изменяется на противоположную. В результате периодически повторяющихся процессов зарядки и разрядки конденсатора по проводам, соединенным с его выводами, течет переменный ток. Лампа накаливания, включенная последовательно с конденсатором в цепь переменного тока (рис. 79), кажется горящей непрерывно, так как человеческий глаз даже при стандартной частоте колебаний (50 Гц) силы тока не замечает периодического ослабления свечения нити накаливания лампы.
Рис. 79
Действующее значение силы тока в этой цепи определяется значением электроемкости конденсатора, частотой вынужденных колебаний силы тока в цепи и действующим значением напряжения на обкладках:
I=U/ X C , X C =I/2πνC, I=U⋅2πνC. Данное равенство справедливо, если можно пренебречь активным сопротивлением R остальных участков цепи, т. е. если
X C = 1 ωC = 1 2πνC >>R, ν=50Гц . XС — емкостное сопротивление конденсатора непостоянно, оно обратно пропорционально частоте переменного тока. Цель работы: расчет и измерение силы переменного тока в цепи с конденсатором переменной емкости. Приборы и материалы: адаптер с выводами переменного тока, мультиметр, батарея из двух оксидных последовательно соединенных конденсаторов, провода соединительные. Указания к работе: 1. Рассчитайте емкость батареи из двух последовательно соединенных оксидных конденсаторов по номинальным значениям, указанным на корпусе. 2. С помощью мультиметра измерьте частоту переменного тока на выходе адаптера. 3. По вышеприведенной формуле вычислите сопротивление батареи конденсаторов для измеренной частоты. 4. Соберите электрическую цепь по схеме на рисунке 80, измерьте силу тока и напряжение. По результатам измерений вычислите емкостное сопротивление.
Рис. 80
5. Сравните результаты, полученные в п. 3 и 4, объясните причину несовпадения (абсолютного).
