Конденсатор в цепи переменного тока

Поведение конденсатора в цепи переменного тока исследуется по схеме показанной на рис. 4.7.5, где А - амперметр, V - вольтметр, С - исследуемый к онденсатор, К - ключ. В качестве характеристик переменного тока в данной работе используются эффективные значения силы тока и напряжения, определенные через амплитудные значения: I_ЭФФ = 0.707I₀, U_ЭФФ = 0.707U₀.

В

Рис. 4.7.5. Схема № 2

еличина емкости исследуемого конденсатора определяется по формуле:

С_расч. = 1/(wZ_C), (4.7.9)

где w - циклическая частота, w = 50 Гц; Z_C - полное сопротивление конденсатора.

Z_C = U_ЭФФ/J_ЭФФ (4.7.10)

Сопротивление конденсатора Z_C зависит от частоты переменного тока. Данная зависимость в лабораторной работе исследуется по схеме приведенной на рис. 4.7.6.

И

Рис. 4.7.6. Схема № 3

зменяя частоту звукового генератора, исследуется зависимость напряжения на исследуемом конденсаторе С от частоты переменного тока f. Частота переменного тока фиксируется с помощью частотомера, а. амплитудные значения напряжения и тока в емкостной цепи с помощью вольтметра V и амперметра А соответственно.

Порядок выполнения работы

Задание № 1. Исследование процесса зарядки и разрядки конденсатора. Определение постоянной времени цепи .

Порядок выполнения задания

1. Соберите схему согласно рис. 4.7.4.

2. Включите лабораторный стенд. Для этого тумблер «Сеть» переведите в положение «Вкл.».

3. Кнопкой К_Н замкните накоротко конденсатор С и запишите показание микроамперметра, которое пропорционально начальному току зарядки конденсатора I₀, определяемого величиной ЭДС источника тока и зарядным сопротивлением R.

4. Отпустите кнопку К_Н и одновременно включите секундомер. По мере зарядки конденсатора С сила тока будет уменьшаться. После запуска секундомера через равные промежутки времени, указанные преподавателем, занесите в табл. 4.7.7 показания микроамперметра I.

5. По полученным данным постройте график зависимости I = f(t).

6. Определите по графику постоянную , соответствующую моменту времени, при котором I = 0,37 I₀.

7. Сравните экспериментально полученное значение  с рассчитанными по формуле (4.7.7).

Таблица 4.7.7. Экспериментальные данные

t, с	Показания микроамперметра, мкА
	I1	I2	I3	Iсредн.

Задание № 2. Определение емкости конденсатора в цепи переменного тока.

Порядок выполнения задания

1. Соберите электрическую цепь, как показано на рис. 4.7.5.

2. Замкните ключ К и зафиксируйте эффективные значения напряжения и силы тока: U_ЭФФ, I_ЭФФ. Полученные результаты занесите в табл. 4.7.8.

3. Определите величину емкости С_расч. (4.7.9). Сравните рассчитанные значения емкостей С_расч с номинальными (табл. 4.7.8).

Таблица 4.7.8. Экспериментальные данные

№	IЭФФ, мА	UЭФФ , В	ZС, Ом	С, мкФ	С расч, мкФ
1				8
2				10
3				12
4				14

Задание № 3. Определение зависимости сопротивления конденсатора от частоты переменного тока.