Кафедра общей и теоретической физики

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Приднестровский Государственный Университет им. Т.Г. Шевченко

Лаборатория физического практикума

Лабораторная работа №______

Тема:______________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

Цель работы:________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

Выполнение лабораторной работы:

дата______________________

Подпись___________________

Работу выполнил Работу проверил

студент Гр.___________ доцент кафедры ОТФ

_____________________ __Чебан В.Н._ ___________________

Ф.И.О.

Тирасполь 2020 г.

Приднестровский Государственный Университет

имени Т. Г. Шевченко

Кафедра общей и теоретической физики

Лаборатория общего

физического практикума

Раздел: Электричество и магнетизм

Лабораторная работа № 3.8

Тема: Определение ёмкости конденсаторов

с помощью

баллистического

гальванометра

Тирасполь, 2020

Тема: Определение ёмкости конденсаторов

с помощью баллистического гальванометра

Цель работы:Изучить принцип действия баллистического гальванометра и определить неизвестные ёмкости конденсаторов с помощью этого гальванометра.

Приборы и принадлежности:Источник постоянного тока ( 12В ),баллистический гальванометр,магазин емкостей ( ЭМЕ – 3 ),вольтметр постоянного тока ( 0 – 7 В),

конденсаторы неизвестных емкостей, двойной ключ, реостат

Краткая теория

Емкостью конденсатора называется физическая величина, численно равная заряду, который нужно перенести одной его обкладки на другую, чтобы изменить разность потенциалов между обкладками на единицу:

Для определения емкости конденсатора, необходимо определить заряд q и разность потенциалов U.

Для измерения заряда q конденсатор разряжается через баллистический гальванометр.

Баллистический гальванометр является прибором магнитоэлектрической системы, в которой искусственно увеличен момент инерции I₀подвижной системы (рамки).

Рамка, состоящая из нескольких витков тонкой проволоки и подвешенная на упругой нити, помещена в цилиндрический зазор между полосными наконечниками магнита и сплошным железным цилиндром. Благодаря влиянию цилиндра силовые линии магнитного поля в зазоре направлены радиально, а численное значение индукции магнитного поля

В = const.

При пропускании через рамку тока i, на нее действует вращающий момент М, который равен

сравним

сила Ампера:

где N – число витков в рамке.

l₁и l₂ - стороны рамки, тогда l₁l₂ = S,

S – площадь рамки,

если углы отклонения рамки малы, тогда M=iNBS.

В случае баллистического гальванометра, благодаря его большому моменту инерции I₀, период колебания рамки Т₀ тоже сравнительно велик.

Пусть t – время прохождения электрического тока через гальванометр (t<<T₀).

Импульс момента сил, действующих на рамку при прохождении кратковременного

тока i равен:

Где q – искомый электрический заряд, прошедший через рамку гальванометра при разрядке конденсатора.

Так как (t<<T₀), то можно считать, что за время t рамка практически не успевает выйти из положения равновесия, а лишь приобретает начальный момент количества движения I₀ ₀.

из основного закона вращательного движения или

I₀ – момент инерции, - угловая скорость, достигнутая за время t.

Начальная кинетическая энергия W_окравна:

W_o_к

Далее происходит закручивание нити, т.е. переход кинетической энергии подвижной системы (рамки) в потенциальную энергию упруго деформируемой нити, равную

В пределах упругости, т.е. угол кручения нити пропорционален моменту

вращения

- коэффициент упругости данной нити.

Представляем:

При максимальном отклонении рамки ее начальная кинетическая энергия полностью переходит в потенциальную.

Полагая угол максимального отклонения, имеем,

или , где - постоянная приборов.

Следовательно, количество электричества, прошедшее через рамку баллистического гальванометра, пропорционально максимальному углу отклонения его подвижной системы из положения равновесия.

К – называется динамической постоянной гальванометра, численно равная

количеству электричества, которое протекло по рамке при ее вращении на 1 радиан.

Максимальный угол отклонения находят по максимальному отклонению "зайчика" на шкале. Так как при отражении угол падения равен углу отражения, то при повороте зеркала на угол , "зайчик" отклоняется на угол в два раза больший, чем маятник (см.рис.1 )