Elektronika | Felsőoktatás » Kondenzátor kisütő áramának időbeli változása

Kondenzátor kisütő áramának időbeli változása (E23) A mérést végezte: Kókai Tamás, Ragány Ferenc G210 A mérés helye: Miskolci Egyetem Fizika Tanszék tanszéki laboratórium A mérés ideje: 1999. április 30 Ha U0 feszültségre felöltött C kapacitású kondenzátort R ellenálláson kisütünk , a kondenzátoron a feszültség U és az I kisütő áram az időben U = U 0 exp(− t ) RC ill. I = I 0 exp(− t ) RC összefüggés szerint változik. Az utóbbi törvényszerűséget kísérletileg a mellékelt kapcsolási vázlat szerint összeállításban ellenőrizhetjük. Az R0 ellenállás szerepe, hogy a K kapcsoló lenyomásakor a kondenzátort feltöltő áramot korlátozza. (A töltetlen kondenzátort a bekapcsolás pillanatában az áramforrás rövidre zárja!)A kondenzátor a kapcsoló nyitásakor az R ellenálláson keresztül kezd kisülni. A kisütő áram a G galvanométeren leolvasható. A galvanométernek a vázlat szerinti beiktatásával

egyrészt a műszer védelmét, másrészt a műszer I0 értékről való indulását biztosítjuk. Ugyanis ha a galvanométert a kondenzátor-ágba iktatnánk be, akkor nem csak a kisütő , de a töltéskor nagyságrenddel nagyobb töltőáram is átfolyna rajta. A feltöltött kondenzátor a kapcsoló nyitásakor (t = 0) elkezd kisülni, s így meghatározhatók a különböző időpillanathoz tarozó áramerősség értékek. Ismeretlen kisütő meghatározhatjuk: ellenállás esetén ezeket igen egyszerűen a) zárt kapcsoló-állás mellett leolvassuk a galvanométer kitérést, t = 0 pillanatban nyitjuk a kapcsolót és indítjuk a stopperórát. b)a stopperórát abban a t = τ időpillanatban állítjuk meg, amelyben a galvanométer kitérése a kezdeti kitérés e-ad részére csökkent. Ez az idő: τ = RC a kör időállandója (relaxációs idő) az ellenállás és a kapacitás szorzatát adja. R0 R C K G Mért idő [s] 100-ról -ig 1. 2. 3. t Átlag 90

1,0 0,8 1,0 0,93 0,15352792 0,426466443 80 1,6 1,8 1,8 1,73 0,133958887 0,372108019 70 2,6 2,4 2,4 2,47 0,118219835 0,328388431 60 3,2 3,2 3,4 3,27 0,103151255 0,286531263 50 4,4 4,2 4,2 4,27 0,086987074 0,24163076 40 5,6 5,4 5,6 5,53 0,070096497 0,194712493 30 7,2 7,2 7,2 7,20 0,052763063 0,146564063 20 9,4 9,2 9,4 9,33 0,036679305 0,10188696 10 13,6 13,6 13,6 13,60 0,017725697 0,049238047 36,79 6 5,8 5,8 5,87 I = I 0 e xp(− t t ) U = U 0 e x p (− ) RC RC 0,18 0,16 0,14 Ln I 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 0,93 1,73 2,47 3,27 4,27 τ 5,53 7,20 9,33 13,60