Лабораторная работа 9. Измерение электроёмкости конденсатора.
Цель работы: изучить устройство плоского конденсатора и рассчитать его электроёмкость; сконструировать бумажный конденсатор из фольги и проверить, возможно ли за счёт энергии, запасённой в нём, зажечь светодиод.
Оборудование: две металлические пластинки, стеклянная пластинка, штангенциркуль, измерительная линейка, плоская батарейка, два зажима типа «крокодил», рулон бытовой фольги, рулон бумаги (бумажное полотенце), светодиод.
Порядок выполнения: 1) собрать из двух металлических пластин и одной стеклянной плоский конденсатор (рис. 360); 2) разобрать конденсатор, измерить длину a и ширину b металлической пластины линейкой; 3) принять Δa=Δb=1 мм; 4) рассчитать площадь S=ab; 5) вычислить ΔS=S(aΔa+bΔb); 6) измерить штангенциркулем толщину d стеклянной пластины; 7) принять Δd=0,1 мм; 8) записать относительную диэлектрическую проницаемость ε стекла; 9) рассчитать C=dSεε0; 10) вычислить CΔC=SΔS+dΔd; 11) найти ΔC=CCΔC; 12) записать C±ΔC.
Дополнительное задание. Сконструируйте бумажный конденсатор: 1) осторожно разверните фольгу и, поместив внутрь бумажную полосу, сконструируйте цилиндрический конденсатор; 2) зарядите конденсатор от батарейки, затем разрядите через светодиод; 3) сделайте вывод, удалось ли зажечь светодиод.
Теория. Электроёмкость плоского конденсатора с диэлектриком по формуле (
Пример измерений (числа типичные, у вас будут немного другими):
СИ:
-
Площадь пластины:
-
Погрешность площади (
мм):
-
Электроёмкость:
-
Относительная погрешность (
мм):
-
Абсолютная погрешность:
-
Результат:
Дополнительное задание. Две полосы фольги прокладываем бумажной лентой (диэлектрик) и скатываем в рулон — получается цилиндрический конденсатор. Оценим его: пусть площадь каждой полосы
Заряжаем от батарейки
Пример результата: при разрядке на светодиод в затемнённой комнате видна лишь очень слабая кратковременная вспышка, а в светлой комнате светодиод не загорается заметно.
Вывод. Энергия, запасённая в таком самодельном конденсаторе, очень мала (около
Пример измерений:
