|
Содержание работы или список заданий
|
Название работы :Расчет и измерение емкости плоского конденсатора.
Цель работы: Научиться измерять емкость плоского конденсатора с бумажным диэлектриком, уметь выполнять практические расчеты электроемкости конденсаторов.
Оборудование: Линейка, бумажный конденсатор, штангенциркуль.
Теория: Конденсатор — накопитель электрических зарядов. Плоский конденсатор представляет собой систему из двух металлических электродов — пластин (обкладок), расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Между пластинами находится воздух или какой-либо другой изолятор (слюда, керамика, парафинированная бумага и т. д.).
Если конденсатор присоединить к источнику постоянного тока, то на его пластинах появятся равные по модулю и противоположные по знаку электрические заряды. Способность конденсатора накапливать электрический заряд определяется формулой
q=CU, где С — электрическая емкость конденсатора, или в краткой форме — емкость. Емкость плоского конденсатора зависит от площади пластин, расстояния между ними и типа изолирующего материала. Ее вычисляют по формуле
C=??0 S/d ,
Емкость сферического конденсатора вычисляют по формуле
где ?-диэлектрическая проницаемость среды между пластинами,
?0-электрическая постоянная ?0=8.85 ?10-12 , S — площадь пластины конденсатора, d — расстояние между пластинами конденсатора, r1-радиус внутренней сферы, r2-радиус внешней сферы.
Единица электрической емкости в системе СИ называется фарад:
Фарад = Кулон/Вольт , 1Ф=1Кл/1В
На практике применяют дольные единицы электрической емкости:
1 мкФ (микрофарад) = 10?6 Ф,
1 нФ (нанофарад) = 10?9 Ф,
1 пФ (пикофарад) = 10?12 Ф.
В маркировке конденсаторов указывают номинальную емкость, класс точности в % и максимальное рабочее напряжение. Номинальную емкость записывают с помощью двух или трех цифр. В десятичных дробях вместо запятой ставят буквы: р — для обозначения пикофарад, n — нанофарад, ? — микрофарад.
Соединение конденсаторов:
Последовательное соединение.
Рассмотрим (рис.1) батарею конденсаторов, соединенных последовательно. Заряды конденсаторов равны друг другу и заряду батареи, а напряжение батареи равно U=U1+U2+…+Un. Запишем формулу (3) для каждого конденсатора и для батареи:
; =>
Параллельное соединение.
Рассмотрим батарею параллельно соединенных конденсаторов (рис.2). Напряжение на конденсаторах одинаково и равно напряжению батареи U=U1=U2=…=Un, а заряд батареи равен q=q1+q2+…+qn. Для каждого конденсатора запишем формулу (3):
; …
Порядок выполнения работы:
1. С помощью линейки измерить площадь поверхности бумажного конденсатора.
2. С помощью микрометра определить значение толщины парафинированной бумаги.
3. По таблице определить величину диэлектрической проницаемости парафинированной бумаги .
4. Занести полученные значения в таблицу.
Для заочников варианты ( номер варианта определяется последней цифрой в студенческом билете):
Вариант №1 S=a*b (м2) , где a=10 см, b=20 см
?=1,5
Определение электрохимического эквивалента меди.
Цель работы: Научиться измерять электрохимические эквиваленты веществ
Оборудование: весы электронные, амперметр школьный, часы , выпрямитель на 4,5В 2А, реостат 6 Ом 2А, ключ, электролитическая ванна, раствор медного купороса, вентилятор- нагреватель, соединительные провода.
Теория:
Процесс, при котором молекулы солей, кислот и щело¬чей при растворении в воде или других растворителях распадают¬ся на заряженные частицы (ионы), называется электролитической диссоциацией; получившийся при этом раствор с положительны¬ми и отрицательными ионами называется электролитом.
Если в сосуд с электролитом поместить пластины (электроды), соединенные с зажимами источника тока (создать в электролите электрическое поле), то положительные ионы будут двигаться к катоду, а отрицательные - к аноду. У электродов происходят окис¬лительно-восстановительные реакции, при этом на электродах вы¬деляются вещества - продукты реакции.
Для электролиза справедлив закон Фарадея: масса выделив¬шегося вещества на электроде прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит:
m=kq (1)
m=kIt (2)
где k - электрохимический эк¬вивалент - количество вещества, выделен¬ное при прохождении через электролит 1 Кл электричества. Для каждого вещества зна-чение k есть постоянная величина.
Измерив силу тока в цепи, составленной по схеме, время его прохождения и массу выделившегося на катоде вещества, можно определить электрохимический эквивалент из первого зако¬на Фарадея:
k=m/(It) (3)
Порядок выполнения работы:
1. Выбрать одну из медных пластин за катод.
2.Определить массу медной пластины (катода ) до опыта.
2. Собрать цепь, указанную на рис. 1, аккуратно опустить электроды в раствор медного купороса и с помощью реостата установить силу тока 1 А.
3. Зафиксировать время t=10 мин или 20 мин ( смотреть варианты!!!)
4.Разомкнуть цепь, вынуть катодную пластинку, смыть с нее остатка раствора и высушить возле вентилятора.
5. Взвесить высушенную пластину с точностью до 10мг.
6. Значение тока, время опыта, увеличение в массе катодной пластину записать в таблицу и определить электрохимический эквивалент по формуле (3)
№ Варианта I, А Масса катода Масса отлож. вещества
m2 (кг) Время
t (с) Электрохимич.
эквивалент ?к %
до опыта
m1 (кг) после опыта m2 (кг)
1 1 24,5 25 600 с
|