Загальна інформація
Застосування
Конденсатори на пластині
Конденсатори трапляються нам щодня. Приклад - застосування конденсаторів у колах змінного струму для зсуву фаз. У таких колах конденсатор ставлять паралельно до котушки. Через різний імпеданс конденсатора й котушки виникає зсув фаз між струмом і напругою. У деяких застосуваннях це буває корисно, наприклад, щоб запустити двигун або поліпшити коефіцієнт потужності в електромережі.
Теорія
Конденсатор - це стандартний електричний компонент. При поданні постійної напруги в конденсаторі накопичується заряд, а отже, й енергія, причому накопичена енергія існує у вигляді внутрішнього електричного поля, що при цьому виникає. Кількість заряду, яку може прийняти конденсатор, залежить від його конструкції та прикладеної напруги і називається його ємністю: .
У цьому досліді йдеться про властивості конденсатора в колі змінного струму. Тут конденсатор діє як скінченно великий опір, для якого справджується .
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Учні мають уміти складати просте електричне коло і розуміти поняття сили струму, напруги та опору. В ідеалі учням уже теоретично роз'яснили поняття імпедансу.
Принцип
Конденсатор не розриває кола змінного струму.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Учні мають зрозуміти поведінку конденсатора в колі змінного струму, дослідивши та проаналізувавши її.
Завдання
Досліди поведінку конденсатора в колі змінного струму.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Зауваження
Опір конденсатора змінному струму називають ємнісним опором . - це чисто реактивний опір, оскільки електрична енергія не перетворюється на жодну іншу форму енергії. Для опору конденсатора змінному струму справджується:
Тут - частота змінного струму. Конденсатори мають такі опори змінному струму:
Обладнання
Складання та виконання
Складання
- Збери дослід відповідно до рисунка.
- Спочатку використай конденсатор для роботи. Вимикач розімкнено.
- Встанови на ADM2 діапазон вимірювання ~.
Виконання (1/2)
- Встанови на блоці живлення ~ і замкни коло.
- Спостерігай за лампою розжарювання, виміряй силу струму й запиши результати вимірювань.
- Розімкни коло і заміни конденсатор на .
- Замкни коло, спостерігай за лампою розжарювання і виміряй силу струму.
- Запиши результати вимірювань і спостереження.
- Заміни конденсатор на конденсатор і дій, як раніше.
- Насамкінець заміни конденсатор прямим з'єднувальним модулем і повтори дослід.
Виконання (2/2)
- Розімкни коло і заміни конденсатор на . Заміни лампу розжарювання на лампу .
- Обери діапазон вимірювання струму .
- Встанови на блоці живлення постійну напругу . Замкни коло і кілька разів переключи перемикач.
- Спостерігай за лампою розжарювання і виміряй відповідну силу струму.
- Запиши спостереження й результати вимірювань.
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
- Лише при вмиканні кола і при закорочуванні конденсатора виникає короткочасний імпульс струму, який заряджає або розряджає конденсатор.
Можна було спостерігати таке:
Таблиця 1
Опрацювання результатів
Конденсатор у колі змінного струму має скінченний опір.
Тече змінний струм, сила якого залежить від ємності конденсатора. Що більша ємність, то більша сила струму і то менший опір, який конденсатор чинить змінному струмові.
Конденсатор у колі постійного струму має дуже великий опір.
Тому вимірюваний струм не тече.