Лабораторная установка и метод измерений

Чтобы определить диэлектрическую проницаемость трансформаторного масла (или стеклопластика) в данной работе требуется измерить электроемкость батареи С и N одинаковых плоских параллельно соединенных конденсаторов, в которых диэлектриком является исследуемое вещество.

В соответствии с формулой (6) диэлектрическая проницаемость определяется формулой

(7)

Для определения емкости батареи конденсаторов собирают электрическую цепь по схеме, изображенной на рисунке 3.

Метод определения электроемкости в данной работе заключается в измерении количества электричества Q, запасенного измеряемым конденсатором при заданном напряжении U. Количество электричества можно оценить по максимальному отклонению светового указателя гальванометра, если его предварительно проградуировать с помощью эталонного магазина емкостей и построить градуировочный график.

Зная Q, находят смесь С батареи плоских конденсаторов, заполненных диэлектриком, по формуле

, (8)

где U – напряжение на батарее конденсаторов.

Подставляя (8) в (7), получают формулу для вычисления диэлектрической проницаемости исследуемого диэлектрика

(9)

Следовательно, решение поставленной задачи состоит из двух этапов:

1) Градуировка баллистического гальванометра;

2) Определение диэлектрической проницаемости исследуемого диэлектрика.

Рисунок 3

PG – баллистический гальванометр, применяемый для измерения количества, протекающего через его рамку за промежуток времени, малый по сравнению с периодом собственных колебаний рамки. Баллистический гальванометр отличается от обычного гальванометра магнитоэлектрической системы тем, что подвижная часть его делается более массивной, обладает большим моментом инерции и большим периодом собственных колебаний. Если через такой гальванометр пропустить короткий импульс тока (например, разрядить конденсатор), то максимальное отклонение связанного с подвижной системой светового указателя гальванометра n будет пропорционально не току, а заряду Q, прошедшему через гальванометр;

С – исследуемая батарея конденсаторов;

С_э – эталонный магазин емкостей;

GB – источник постоянного тока;

RP – потенциометр;

PV – вольтметр;

а ₁ б – клеммы, к которым подключается либо эталонный магазин емкостей С_э, либо исследуемая батарея конденсаторов С;

SA – переключатель, в левом положении обеспечивающий зарядку конденсатора от источника тока, в правом – разряд конденсатора через гальванометр PG.

№	Сэт, мкФ	Uэ, B	Q = Cэ·U, мкКл	n

Порядок выполнения работы

1) Проверяют электрическую цепь по схеме (рисунок 3).

2) Изучают электроизмерительные приборы: устанавливают переделы измерения, определяют цену деления.

3) К клеммам а,б подсоединяют эталонный магазин емкостей С_э (рисунок 3). емкость эталонного конденсатора записывают в таблицу 1.

4) Потенциометром RP устанавливают напряжение (0,5-1,5) В и записывают в таблицу 1.

5) Заряжают эталонный конденсатор С_э (переключатель в правом положении Р).

6) Разряжают С_э через гальванометр (переключатель в правом положении Р), замечают максимальное отклонение светового указателя гальванометра и записывают его в таблице 1.

7) Повторяют измерения, изменяя напряжение или емкость 8-10 раз так, чтобы получить отклонение светового указателя для всей шкалы гальванометра.

8) Для каждого измерения вычисляют величину заряда, прошедшего через гальванометр, по формуле

Q=C_эU_э (10)

Контрольные вопросы

1) Физический смыл диэлектрической проницаемости.

2) Что называется поляризацией диэлектрика? Виды поляризации.

3) Устройство конденсатора. Виды конденсаторов.

4) Емкость плоского конденсатора.

5) Вывести рабочую формулу.

Литература

1 Трофимова, Т.И. Курс физики: Учебное пособие для вузов.

-7-е изд.: - М.: 2003. - 542 с.

2 Детлаф, А.А., Яворский, Б.М. Курс физики: Учебное пособие для втузов /А.А. Детлаф, Б.М. Яворский: - М.: Высшая школа, 1989. - 607 с.

3 Савельев, И.В. Курс общей физики. - М.; 1989. - 350 с.

4 Кортнев, А.В. и др. Практикум по физике: Учебное пособие для втузов.- М.; 1965. – 509 с.

5 Иверонова, В.И. Физический практикум. Механика и молекулярная физика.- 2-е изд.: - М.; 1967. - 280 с.

6 Евграфова, А.Г., Коган, В.Л. Руководство к лабораторным работам по физике. - М.; 1970. – 350 с.

7 Майсова, Н.Н. Практикум по курсу общей физики. Учебное пособие для студентов заоч. втузов и факультетов. –2-е изд., перераб. и доп. - М.; 1970. – 447 с.