Лабораторная работа №22. «Конденсатор в цепи переменного

Лабораторная работа №22.
«Конденсатор в цепи переменного тока».
Цель: изучение свойств конденсатора в цепи переменного тока.
Задачи:
1) построение графической зависимости ёмкостного сопротивления от частоты переменного
тока Xc=f();
2) изучение влияния ёмкости конденсатора на расположение графической зависимости
ёмкостного сопротивления от частоты переменного тока Xc=f() по отношению к началу
координат;
3) сравнение расчёта величины ёмкостного сопротивления по формуле X C 
применением закона Ома для участка цепи переменного тока RC 
1
ис
2     C
U
.
I
Оборудование: конденсатор 4,7 мкФ, конденсатор 18,8 мкФ, переменный резистор 470 Ом, ключ,
цифровой миллиамперметр переменного тока, цифровой вольтметр переменного тока, генератор
переменного тока звуковой частоты, модуль с клеммами для подключения источника питания.
Теория и метод выполнения работы
Участок цепи переменного тока, преобразующий энергию тока только в энергию
электрического поля, обладает сопротивлением, которое называется ёмкостным. Величина
ёмкостного сопротивления определяется выражением X C 
1
, поэтому графическая
2     C
зависимость ёмкостного сопротивления от частоты переменного тока Xc=f() имеет вид,
представленный на рисунке 1. Для экспериментального решения поставленных задач используется
экспериментальная установка, схема которой представлена на рисунке 2.
Рис.1
Рис. 2
Ход работы:
1. Собрать экспериментальную установку.
2. Подготовить таблицу результатов измерений и вычислений:
Ёмкость
C=4,7 мкФ
конденсатора
Частота
Сила
тока

I
Гц
мА
Ёмкость
C=18,8 мкФ
конденсатора
Напряжение U=3 В
Ёмкостное
сопротивление
Сопротивление
XC
RC
1
XC 
2     C
Ом
U
RC 
I
Ом
Частота
Сила
тока

I
Гц
мА
Ёмкостное
сопротивление
Сопротивление
XC
RC
1
XC 
2     C
Ом
U
I
Ом
RC 
3. Включить генератор, замкнуть ключ, плавно увеличивая амплитуду выходного сигнала
генератора до тех пор, пока вольтметр переменного тока, подключенный к конденсатору,
покажет напряжение 3 В.
4. Для конденсатора ёмкостью 4,7 мкФ показания миллиамперметра фиксировать на частотах
с 1÷10 кГц, для конденсатора 18,8 мкФ - 100÷3000 Гц.
1
5. Ёмкостное сопротивление рассчитать двумя способами: 1) по формуле X C 
; 2)
2     C
U
используя закон Ома для участка RC  . Указать возможные причины расхождения в
I
числовых значениях ёмкостных сопротивлений рассчитанных двумя способами.
6. Построить графические зависимости ёмкостного сопротивления от частоты переменного
тока Xc=f(). Объяснить вид полученных зависимостей.
7. Изучить влияние ёмкости конденсатора на расположение графической зависимости
ёмкостного сопротивления от частоты переменного тока Xc=f() по отношению к началу
координат. Для этого построить графические зависимости ёмкостного сопротивления от
частоты переменного тока Xc=f() в одной системе координат и сформулировать вывод.
Обосновать результат влияния ёмкости конденсатора на расположение графической
зависимости ёмкостного сопротивления от частоты переменного тока Xc=f() по
отношению к началу координат аналитически.
8. Сформулировать общий вывод по лабораторной работе.