Исследование процессов накопления и релаксации заряда в дитектрических материалах

Сущность понятий "электрический ток", "блок питания", "мультиметр", "вольтметр". Закон Ома для участка цепи. Мгновенное значение напряжения на конденсаторе во время заряда и релаксации. Погрешности косвенных измерений, практический пример их расчета.

Рубрика Физика и энергетика
Вид лабораторная работа
Язык русский
Дата добавления 30.10.2013
Размер файла 68,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра общей физики

Отчёт по лабораторной работе:

Исследование процессов накопления и релаксации заряда в дитектрических материалах

Санкт-Петербург

2013

1) Цель работы:

1. Определение постоянной времени RC-цепи.

2. Определение входного сопротивления вольтметра путем измерения разрядных характеристик конденсатора.

3. Оценка величины заряда, не связанного с поляризацией диэлектрика в конденсаторе.

Явление, которое изучается в работе - накопление и релаксация заряда

Краткое теоретическое содержание:

Определения:

Электрический ток - направленное движение электрически заряженных частиц, например, под воздействием электрического поля

Блок питания (БП) - устройство, предназначенное для формирования требуемого потребителю напряжения

Мультиметр - измерительный прибор, объединяющий в себе несколько функций. В минимальном наборе это вольтметр, амперметр и омметр.

Вольтметр - измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

Конденсатор - двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.

Электрическая ёмкость - характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд.

Электрический заряд - это связанное с телом свойство, позволяющее ему быть источником электрического поля и участвовать в электромагнитных взаимодействиях.

Диэлектрик (изолятор) - материал, плохо проводящий или совсем не проводящий электрический ток.

2) Законы и соотношения, на основании которых выведена расчетная формула:

Закон Ома для участка цепи:

, A

3) Пояснение к физическим величинам:

Сопротивление:

[R] = 1Ом - скалярная физическая величина, характеризующая свойства проводника и равная отношению напряжения на концах проводника к силе электрического тока, протекающему по нему.

Сила тока:

[I] =1А - скалярная величина, численно равная заряду q, протекающему в единицу времени t, через сечение проводника.

Напряжение:

[U]=1В - отношение работы электрического поля при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B к величине пробного заряда.

4) Схема установки:

Рис. 1

5) Основные расчетные формулы:

1) Мгновенное значение напряжения на конденсаторе во время заряда, [В]

,

2) Мгновенное значение напряжения на конденсаторе во время релаксации, [В]

3) Сопротивление цепи, [Ом]

,

4) Ток разряда конденсатора во внешней цепи за счет зарядов, не связанных с поляризацией диэлектрика конденсатора, [А].

(Из Закона Ома) где R - значение сопротивления резистора, [Ом]

5) Теоретическое значение постоянной времени распространения электромагнитного возмущения от одной точки цепи к другой

6) Среднее значение сопротивления вольтметра, [Ом]

7) Величина заряда, оставшегося в диэлектрике после исчезновения поляризационного заряда, [Кл]

,

8) Полный заряд заряженного конденсатора, [Кл]

6)Прямые погрешности:

7) Погрешности косвенных измерений:

Таблица 1 - Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его заряда U0 =12,10 В С =470 мкФ R =100 Ом

0

10

26

52

84

137

148

169

189

0

2,07

5,08

7,80

9,7

9,7

11,2

11,41

11,56

0

2,4

5,9

8,8

10,3

11,2

12,0

12,2

12,4

Таблица 2 - Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его разряда U0 =12,10 В С =470 мкФ R =100 Ом

0

10,5

21

27

30

36

49

76

226

395

12,1

9,98

8,01

7,35

6,89

6,28

4,88

3,09

0,27

0

12,1

8,9

7,8

6,7

6,0

5,6

4,1

2,4

0,25

0

Таблица 3 - Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его разряда через искомое входное сопротивление вольтметра Rв Uнач =12,10 В С =470 мкФ

№ изм.

1

2

3

4

5

6

7

66

227

240

271

407

539

600

11,97

10,05

7,97

6,47

3,24

2,88

1,97

Пара номеров

1 и 2

2 и 3

3 и 4

4 и 5

5 и 6

6 и 7

7 и 8

1,7

0,12

0,31

0,41

2,3

0,34

0,56

Rв. ср =10,72 МOм

Таблица 4 - Зависимость напряжения на конденсаторе от времени после его разряда закорачиванием. U0 =11,80 В С =470 мкФ

t, с

13

26

78

92

105

129

149

156

174

299

Uc,мВ

156

140,9

90,8

77,7

68,3

55,5

50,3

45

39,4

20

I, нА

1560

1409

908

777

683

555

503

450

394

200

Результаты, найденные по графику:

S =18, I1=200 нА/см, t1=2 с/см, Qост=Кл

Примеры расчётов:

Пример расчёта косвенных погрешностей:

Вывод

ом закон погрешность заряд

В ходе проделанной работы были определены практическая и теоретическая постоянные времени RC-цепи. Значения которых, отличаются на

.

Среднее входное сопротивление вольтметра равно Rв. ср=10,72 МOм

Полный заряд заряженного конденсатора равен, остаточный

Сравнив рассчитанное значение Q со значением Qост получаем,

что оставшийся заряд в диэлектрике составляет 1,24% от первоначального. Таким образом, можно сказать, что мы пронаблюдали электретный эффект, т.е. наш диэлектрик является электретом, т.к. он сохранял электрический заряд длительное время.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Упорядоченное движение электронов в металлическом проводнике. Цепь постоянного тока. Зависимость силы тока от напряжения. Перемещение единичного положительного заряда по цепи постоянного тока. Применение закона Ома для неоднородного участка цепи.

    реферат [168,3 K], добавлен 02.12.2010

  • Электрический заряд. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Закон сохранения заряда. Електрическое поле. Напряженность электрического поля. Электрическое поле точечного заряда. Принцип суперпозиции полей. Электромагнитная индукция. Магнитный поток.

    учебное пособие [72,5 K], добавлен 06.02.2009

  • Какое устройство используют для накопления заряда. Понятие электрического тока. Условия возникновения электродвижущей силы. Сила тока и его мощность. Закон Ома для участка сети. Электронапряженность и электропроницаемость. Проводники и диэлектрики.

    тест [14,2 K], добавлен 14.03.2011

  • Сила, действующая на заряд со стороны остальных. Закон Кулона. Определение работы внешних сил, необходимой для поворота диполя на заданных угол. Разность потенциалов и поверхностная плотность заряда. Мощность цепи. Отношение заряда частицы к ее массе.

    контрольная работа [665,3 K], добавлен 26.06.2012

  • Исследование капиллярного подъема магнитной жидкости при воздействии электрического и магнитного полей. Изучение проявления действия пондеромоторных сил на жидкие намагничивающиеся среды и процессы релаксации заряда в тонких слоях магнитных жидкостей.

    лабораторная работа [1,9 M], добавлен 26.08.2009

  • Разработка источника питания для заряда аккумуляторной батареи, с реализацией тока заряда при помощи тиристорного моста на основе вертикального способа управления. Расчет системы защиты, удовлетворяющей данную схему быстродействием при КЗ на нагрузке.

    курсовая работа [479,8 K], добавлен 15.07.2012

  • Мгновенное значение напряжения, определение действующей силы тока с учетом данных о ее амплитудном значении. Амплитудное значение общего напряжения цепи. Характер нагрузки ветвей сети. Коэффициент полезной мощности цепи, реактивное напряжение участков.

    контрольная работа [313,0 K], добавлен 11.04.2010

  • Изучение особенностей процесса переноса заряда в коллоидной среде. Поверхностные плотности приэлектродного заряда для образцов соответствующих концентраций. Зависимость сопротивления ячейки с магнитной жидкостью от частоты подаваемого на нее напряжения.

    доклад [47,1 K], добавлен 20.03.2007

  • Фундаментальные взаимодействия в природе. Взаимодействие электрических зарядов. Свойства электрического заряда. Закон сохранения электрического заряда. Формулировка закона Кулона. Векторная форма и физический смысл закона Кулона. Принцип суперпозиции.

    презентация [1,1 M], добавлен 24.08.2015

  • Особенности определения плотности материала пластинки, анализ расчета погрешности прямых и косвенных измерений. Основные виды погрешностей: систематические, случайные, погрешности округления и промахи. Погрешности при прямых и косвенных измерениях.

    контрольная работа [119,5 K], добавлен 14.04.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.