BADANIE KONDENSATORÓW.

1.Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest doświadczalne sprawdzenie zasad: wyznaczania równoważnych pojemności, rozkładu napięć, ładunków i energii na pojemnościach oraz poznanie metod obliczania obwodów z kondensatorami liniowymi.

2.Wiadomości wstępne.

Kondensatorem nazywamy zespół dwóch przewodników przedzielonych dielektrykiem. Pojemność kondensatora C to stosunek ładunku Q zgromadzonego na jednej z okładzin do napięcia panującego między okładzinami.

Jednostką pojemności jest farad [ F ].

Kondensator posiada pojemność jednego farada, jeżeli po naładowaniu go ładunkiem jednego kulomba uzyskuje potencjał jednego wolta.

Kondensator charakteryzujący się tylko jednym parametrem - pojemnością, nazywamy kondensatorem idealnym. Dielektryk w takim kondensatorze powinien być doskonały
tj. całkowicie nieprzewodzący np. idealna próżnia.

Kondensator, do którego scharakteryzowania nie wystarcza jeden parametr nazywamy rzeczywistym.

Energią kondensatora nazywamy energię zgromadzoną w jego wewnętrznym polu elektrycznym.

Łączenie kondensatorów:

• szeregowe,

• równoległe,

• mieszane,

• specjalne (trójkąt, gwiazda).

Rodzaje kondensatorów:

• płaskie:

- jednowarstwowy,

- z dielektrykiem uwarstwionym szeregowo,

- z dielektrykiem uwarstwionym równolegle.

• cylindryczne:

- jednowarstwowy,

- dwuwarstwowy.

3.Wykaz przyrządów.

- sześć kondensatorów o pojemności 20μF każdy,

- dwa rezystory o rezystancji 2,4 kΩ każdy,

- zasilacz stabilizowany o zakresach 0,01; 0,1; 1A,

- multimetr typ VC-10T.

4.Schemat pomiarowy.

5.Tabela wyników.

WYŁ	U1	U2	U3	U4	U5	U6	Q1	Q2	Q3	Q4	Q5	Q6
	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[mC]	[mC]	[mC]	[mC]	[mC]	[mC]
1-2	90	46,5	43,2	0	0	0	1,8	0,93	0,86	0	0	0
2-2	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
2-1	0,1	2,2	2,2	0,1	0	0	0,002	0,044	0,044	0,002	0	0
1-1	90,8	47,8	41,5	60,8	29,2	28,4	1,81	0,95	0,83	1,21	0,58	0,56

W1	W2	W3	W4	W5	W6
[J]	[J]	[J]	[J]	[J]	[J]
0,081	0,021	0,018	0	0	0
0	0	0	0	0	0
10*10^-6	48*10^-6	48*10^-6	10*10^-6	0	0
82*10^-3	22*10^-3	17*10^-3	36*10^-3	8,52*10^-3	8,06*10^-3

BADANIE PROSTOWNIKÓW.

1. Prostownik jednopołówkowy.

2.Prostownik dwupołówkowy w układzie Gretza.

Wartość średnia napięcia sinusoidalnego z prostownika jednopołówkowego wynosi
, a z dwupołówkowego
.

Przebieg napięcia sinusoidalnego na prostowniku:

• jednopołówkowym,

• jednopołówkowym z kondensatorami,

• dwupołówkowym,

• dwupołówkowym z kondensatorami,

Prostownik jednopołówkowy.

5 ms/cm =20ms

Pojemność	Napięcie	Okres	Zakres
[μF]	[V]	[ms]	[V/cm]
2,2	17	20	2
22	15	20	2
220	4	20	2
2200	0,4	20	0,2

Prostownik dwupołówkowy w układzie Gretza.

Pojemność	Napięcie	Okres	Zakres
[μF]	[V]	[ms]	[V/cm]
2,2	16	7,5	2
22	10	7,5	2
220	1,5	7,5	0,5
2200	0,2	7,5	0,1

Prostownik trójfazowy.

Pojemność	Napięcie	Okres	Zakres
[μF]	[V]	[ms]	[V/cm]
2,2	8	5	2
22	6,2	5	2
220	2,3	5	0,2
2200	1,3	5	0,1

Wnioski.

W układzie do pomiaru napięć i energii elektrycznej kondensatorów wyznaczono wymienione parametry dla odpowiednich pozycji przełączników. W zależności od położenia przełączników w układzie mieliśmy do czynienia z różnymi napięciami na kondensatorach. Powodowało to gromadzenie różnych energii które zależą od pojemności i napięcia występującego na kondensatorze. W szczególnym przypadku gdy układ zostaje odcięty od zasilania oraz zostaje otwarty przełącznik łączący dwie części układu następuje przepływ prądu przez rezystor R2. Jest to spowodowane tym że między odpowiednimi częściami układu pojawia się różnica potencjałów.

W układach prostowniczych często stosuje się połączenie prostownika z kondensatorem. Gdy napięcie zasilające U jest większe od napięcia Uc na kondensatorze wówczas prostownik przewodzi i do połączenia dopływa prąd I; w tych warunkach kondensator ładuje się, a wiec jego napięcie wzrasta. Jeżeli natomiast U jest mniejsze od Uc, to prostownik stanowi przerwę(I=0), wskutek czego kondensator rozładowuje się. Opisane zjawisko powtarza się okresowo. Przebieg napięcia Uc oraz prądu I na kondensatorze jest tym bardziej wygładzony im w obwód jest włączona większa pojemność. Oprócz wyżej wymienionego przypadku
w układach stosuje się również prostowniki dwupołówkowe, trójfazowe oraz wielofazowe.
W prostownikach tych istnieje również możliwość wygładzenia napięcia i prądu prostowanego w wyżej wymieniony sposób. Przebiegi te moją bardzo małe tętnienia napięcia i prądu
w związku z czym są bardzo zbliżone do idealnych przebiegów stałych.

---