Лабораторная работа по физике на тему Исследование зависимости силы тока от электроёмкости конденсатора в цепи переменного тока (задания)

Лабораторная работа по физике на тему: "Исследование зависимости силы тока от электроёмкости конденсатора в цепи переменного тока"
Цель работы:  изучить влияние электроёмкости на силу переменного тока.
Оборудование: набор неполярных конденсаторов известной ёмкости, регулируемый источник переменного тока ЛАТР, миллиамперметр с пределом измерения до 100 мА переменного тока, вольтметр с пределом измерения до 75 В переменного напряжения, соединительные провода.
Теория  Постоянный ток не проходит через конденсатор, так как между его обкладками находится диэлектрик. Если конденсатор включить в цепь постоянного тока, то после зарядки конденсатора ток в цепи прекратится. Если же включить конденсатор в цепь переменного тока, то заряд конденсатора (q=CU) вследствие изменения напряжения непрерывно изменяется, поэтому в цепи течёт переменный ток. Сила тока тем больше, чем больше ёмкость конденсатора и чем чаще происходит его перезарядка, т.е. чем больше частота переменного тока.
   Сопротивление, обусловленное наличием электрической ёмкости в цепи переменного тока, называют ёмкостным сопротивлением XC. Оно обратно пропорционально ёмкости С и круговой частоте ω:
    или, с учётом, что ω=2πν, где ν- частота переменного тока,   (1).                                                                                                                                                                                                    
   Из закона Ома для участка цепи переменного тока, содержащего ёмкостное сопротивление, действующее значение тока в цепи равно:    (2).
   Из формулы (2) следует, что в цепи с конденсатором переменный ток изменяется прямо пропорционально изменению ёмкости конденсатора при неизменной частоте тока.
   Графически зависимость силы тока от электроёмкости конденсатора в цепи переменного тока изображается прямой линией (рис.1).
 
   В этом и предстоит убедиться опытным путём в данной работе.

Ход работы.
   1. Собрать электрическую схему согласно рисунка 2 и перечертить её в тетрадь:

   2. Подготовить таблицу для результатов измерений и вычислений:
 Частота тока
ν, Гц  Напряжение
на конденсаторе
U, В  Ёмкость конденсатора
   С, мкФ  Ток в цепи
I, мА Ёмкостное сопротивление
, Ом
измеренное вычисленное
 
 
         50  
 
         50    
 
   
   
   
   3. Для каждого конденсатора из набора измерить силу тока при напряжении 50 В.                                  
   4. В каждом опыте рассчитать ёмкостное сопротивление по закону Ома для участка цепи переменного тока: , здесь I - действующее значение тока в мА, U=50 В - действующее значение напряжения.
   5. В каждом опыте вычислите ёмкостное сопротивление по заданным значениям частоты переменного тока ν=50Гц и ёмкости конденсатора С: , здесь С - ёмкость в мкФ.                                                                                         
   6. Сравните результаты расчётов в п.4 и в п.5 и сделайте вывод о выполнимости закона Ома для участка цепи переменного тока содержащего электроёмкость с учётом погрешности измерений.        
  

7. Постройте график зависимости силы тока от электроёмкости конденсатора в цепи переменного тока:

   8. Запишите вывод по результатам опытов и ответьте на контрольные вопросы.
________________________________________________
Контрольные вопросы.
1. Почему постоянный ток не проходит через конденсатор?
2. Какое сопротивление называется ёмкостным? Почему оно является реактивным сопротивлением?
3. От чего и как зависит ёмкостное сопротивление?
4. Выполняется ли закон Ома для участка цепи переменного тока, содержащего ёмкостное сопротивление?
5. Напряжение на конденсаторе изменяется по закону . Запишите уравнение переменного тока в цепи с конденсатором.