Лабораторная работа №22. «Конденсатор в цепи переменного тока».

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;
1
3) сравнение расчёта величины ёмкостного сопротивления по формуле X C 
и с применением закона Ома для участка цепи
2     C
U
переменного тока RC  .
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.
Схема экспериментальной установки:
Графическая зависимость ёмкостного сопротивления от
частоты переменного тока Xc=f()
Xc, Ом 40
Ёмкость
конденсатора
Напряжение
С =
4,7
U =
3
Ёмкостное
Частота Сила тока
сопротивление
I
XC

Ом
1
Гц
мА
XC 
2     C
1000
90
33,87992953
2000
180
16,93996476
3000
263
11,29330984
4000
356
8,469982382
5000
458
6,775985906
6000
546
5,646654922
7000
639
4,839989933
8000
721
4,234991191
9000
815
3,764436614
мкФ
35
В
Сопротивление
RC
Ом
U
RC 
I
33,33333333
16,66666667
11,40684411
8,426966292
6,550218341
5,494505495
4,694835681
4,160887656
3,680981595
30
25
20
15
10
5
0
0
2000
4000
6000
8000
10000
, Гц
Графическая зависимость ёмкостного сопротивления от частоты
переменного тока Xc=f()
Xc, Ом 90
Ёмкость
конденсатора
Напряжение
С = 18,8
U =
3
Ёмкостное
Частота Сила тока
сопротивление
I
XC

Ом
1
Гц
мА
XC 
2     C
100
43
84,69982382
200
76
42,34991191
300
112
28,23327461
400
150
21,17495596
500
193
16,93996476
600
234
14,1166373
700
272
12,09997483
800
312
10,58747798
900
352
9,411091536
1000
406
8,469982382
2000
763
4,234991191
мкФ
80
В
Сопротивление
70
RC
Ом
60
U
I
69,76744186
39,47368421
26,78571429
20
15,54404145
12,82051282
11,02941176
9,615384615
8,522727273
7,389162562
3,931847969
RC 
50
40
30
20
10
0
0
500
1000
1500
2000
2500
, Гц
Выводы:

при увеличении частоты переменного тока, величина ёмкостного сопротивления уменьшается, т.к. X C 

расхождения между величинами ёмкостных сопротивлений рассчитанных по формуле X C 
1
и с применением закона Ома для
2     C
U
, объясняются тем, что: 1) показания цифровых вольтметра и амперметра, применяемых в
I
лабораторной работе, в области низких частот могут быть некорректны, поскольку рабочий диапазон применяемых приборов начинается с
15 Гц; 2) велика погрешность при отсчёте частоты переменного тока, из-за отсутствия точной градуировки генератора переменного тока;
при увеличении ёмкости конденсатора, графическая зависимость Xc=f() расположена ближе к началу координат:
участка цепи переменного тока RC 

1
;
2     C
Xc, Ом
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
2000
4000
6000
8000
10000
, Гц
С2=18,8 мкФ
С1=4,7 мкФ