P3.6.1 Obwód z kondensatorem – Leybold

Opis

• P3.6.1.1 Ładowanie i rozładowywanie kondensatora podczas włączania i wyłączania prądu stałego
• P3.6.1.2 Określanie reaktancji pojemnościowej kondensatora w obwodzie prądu zmiennego

Aby zbadać zachowanie kondensatorów w obwodach DC i AC, napięcie UC na kondensatorze jest mierzone przy pomocy dwukanałowego oscyloskopu oraz prąd IC przepływający przez kondensator jest dodatkowo obliczany ze spadku napięcia na rezystorze

R połączonym szeregowo.

Obwody do przeprowadzania tych pomiarów są złożone na płycie z wtykami za pomocą systemu STE. Generator funkcyjny jest używany jako źródło napięcia o zmiennej amplitudzie i częstotliwości.

W doświadczeniu P3.6.1.1, generator funkcyjny generuje okresowy sygnał prostokątny symulujący załączanie i wyłączanie napięcia DC. Sygnał prostokątny jest wyświetlany na kanale I oscyloskopu a napięcie lub prąd kondensatora wyświetlane jest na kanale II. Celem doświadczenia jest wyznaczenie stałej czasowej

τ  = R ·C

dla różnych pojemności C z krzywej wykładniczej odpowiednio prądu ładowania i rozładowywania IC.

W doświadczeniu P3.6.1.2, napięcie AC o amplitudzie U0 i częstotliwości f jest przyłożone do kondensatora. Napięcie UC(t) i prąd IC(t) są wyświetlane równocześnie na oscyloskopie. Doświadczenie pokazuje, że w tym obwodzie prąd wyprzedza napięcie o 90°. Dodatkowo, proporcjonalność pomiędzy amplitudą napięcia U0 i amplitudą prądu I0 jest potwierdzona oraz dla stałej proporcjonalności

ZC =U0

        I0

zależność

ZC = –1

         2πf · C

jest ujawniona.