ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №22-А

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЁМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА
МЕТОДОМ БАЛЛИСТИЧЕСКОГО ГАЛЬВАНОМЕТРА

Конденсатором называется система из двух параллельных проводников (обкладок) специальной геометрии, разделённых промежутком с диэлектрической постоянной e. Схема простейшего – плоского конденсатора - изображена на рис.1

Он представляет собой две параллельные пластины с площадью поверхности S, разделенные промежутком ширины d, заполненным диэлектриком с диэлектрической постоянной e. Если конденсатору сообщить зарядq, между его обкладками возникает разность потенциалов U = j1 -j2

Ёмкостью конденсатора называется величина:

(1)

Величина ёмкости показывает, какой заряд q надо сообщить конденсатору, чтобы повысить разность потенциалов (напряжение) U на 1 вольт. Единица измерения ёмкости в СИ – Кл/В - имеет наименование фарада. Обычно используются дробные наименования ёмкости – микрофарада и пикофарада.

Цель работы заключается в измерении ёмкости конденсатора с помощью баллистического гальванометра.

В основе метода измерений лежит равенство (1). Зарядив конденсатор до известного напряжения U и измерив величину зарядаqпри его разряде через баллистический гальванометр, можно рассчитать ёмкость С конденсатора.

Баллистический гальванометр представляет собой чувствительный электроизмерительный прибор с оптической индикацией, период колебаний подвижной системы которого много больше времени прохождения заряда через катушку гальванометра. В этом случае, при быстром прохождении заряда q, подвижная система получает некоторый импульс силы, и по инерции световой указатель гальванометра отклонится на некоторое число делений a шкалы. Отклонение a светового указателя прибора пропорционально величине заряда q, прошедшего через гальванометр:

(2)

Коэффициент пропорциональности b в фориуле (2) носит название баллистической постоянной гальванометра. Баллистическая постоянная численно равна заряду, который, при прохождении через гальванометр, вызывает отклонение указателя на одно деление.

Подстановка уравнения (2) в (1) даёт расчётную формулу для определения ёмкости:

(3)

Для определения баллистической постоянной достаточно взять конденсатор известной ёмкости С_о и, зарядив его до известного напряжения U_o, измерить величину отклонения a_о. Величина баллистической постоянной определится из формулы:

(4)

Схема установки, позволяющая выполнять эти измерения, приведена на рис.2. Напряжение от блока питания БП регулируется потенциометром R и измеряется вольтметром. С помощью переключателя К конденсатор подключают к источнику напряжения и после зарядки разряжают через гальванометр, измеряя при этом отброс

a его светового указателя.