НУ “Львівська політехніка” Кафедра фізики Лабораторія електрична / ЗВІТ про виконання лабораторної роботи № 14 Назва роботи: “Вивчення процесів заряджання і розряджання конденсатора через опір” Мета роботи: Вивчення процесів заряджання і розряджання конденсатора через опір. Прилади і матеріали: Конденсатор, опір, мікроамперметр, вольтметр і секундомір. Короткі теоретичні відомості, виведення робочої формули: Електроємність провідника Здатність провідника накопичувати електричні заряди характеризується фізичною величиною, яка називається його електроємністю.
Електроємністю відокремленого провідника називається фізична величина, яка вимірюється зарядом, потрібним для зміни його потенціалу на одиницю. Електроємність відокремленої кулі:
, де R – радіус кулі; ε– діелектрична проникливість середовища, в якому знаходиться куля. Електрична ємність конденсатора визначається за формулою:
, де q – величина заряду на одній з обкладинок конденсатора; U–різниця потенціалів між обкладками. На основі теореми Остроградського-Гауса можна легко довести, що ємність плоского конденсатора дорівнює:
, де (0 – електрична стала, (0=8,85.10-12 Ф/м; ( - відносна діелектрична проникливість середовища, що розділяє пластини конденсатора; d – віддаль між пластинами. Заряджання конденсатора Залежність струму заряджання від часу:
Максимальне значення струм заряджання має в початковий момент часу і з плином часу воно зменшується, асимптотично наближаючись до нуля. Закон зміни заряду на конденсаторі під час заряджання:
Розряджання конденсатора В процесі розряджання конденсатора напруга на ньому зменшується і асимптотично наближається до нуля.
, де
початкове значення сили струму. Закон зміни заряду конденсатора при розряджанні:
Час
, протягом якого заряд зменшується в е = 2,71 разів, називається часом релаксації. Отже час релаксації в електричному колі, що містить ємність С і опір R:
Енергія зарядженого конденсатора може бути записана такими формулами:
Об’ємна густина енергії електричного поля зарядженого конденсатора:
Задані величини: