С. Д. Варламов А. Р. Зильберман
жүктеу/скачать 1,21 Mb. Pdf көрінісі
|
experiment
| Экспериментальные задачи физических олимпиад
121 Зарядим конденсатор, подключив его свободный вывод к свободному выводу батарейки. Подержим их соединёнными с полминуты «для гарантии». Затем отключим конденсатор от батарейки и подключим его к выводам вольтметра. Вольт- метр показывает напряжение, почти совпадающее с ЭДС батарейки, причём показания вольтметра постепенно умень- шаются, но не быстро. Это говорит о том, что произведение ёмкости конденсатора на величину внутреннего сопротивле- ния вольтметра значительно больше 100 секунд. Подключим параллельно конденсатору резистор 1 кОм. Разряд начинает идти «шустрее», но всё равно не быстро. По временн´ой за- висимости показаний вольтметра можно оценить постоянную времени разряда через известный резистор: t = RC . Получа- ется около 100 секунд, то есть ёмкость конденсатора порядка 0,1 Фарад. Для оценки внутреннего сопротивления утечки зарядим конденсатор от батарейки и отключим его. Выждем около 10—20 минут (в течение этого времени можно оформлять отчёт по работе, рисовать электрические схемы, обдумы- вать дальнейшие варианты эксперимента). Снова подключим конденсатор к вольтметру. Напряжение, которое показывает вольтметр сразу после подключения конденсатора, заметно (но не намного) меньше ЭДС батарейки. На основании это- го эксперимента можно оценить сопротивление саморазряда конденсатора. Пока шло время, в голову пришла ещё одна идея: после полной зарядки конденсатора и подключения его к вольтмет- ру закоротить его соединительным проводом и быстро отклю- чить этот провод. Показания вольтметра (это удивительно!) после такого «разряда» конденсатора начинают восстанав- ливаться, и максимальное значение напряжения составляет значительную долю от первоначальной величины (которую вольтметр показывал сразу после подключения полностью за- ряженного конденсатора). Можно проделать такие «разряды» несколько раз, и частичное «восстановление» продолжает наблюдаться. Затем стоит попробовать не сразу отключать провод, закорачивающий конденсатор, а выдерживать его в течение некоторого времени (вот где потребуются часы с секундной стрелкой). 122 Часть 2 В результате анализа этих экспериментов можно предло- жить упрощённую эквивалентную схему внутреннего устрой- ства такого конденсатора. К его выводам непосредственно подключён один конден- сатор C 1 , а через резистор с сопротивлением в несколько Ом к первому конденсатору подключён параллельно второй конденсатор C 2 . Суммарная ёмкость этих двух конденсаторов равна 0,1 Ф. Они имеют примерно одинаковую ёмкость. Если ещё остаётся время (а на работу выделено всего 2 ча- са), то можно попробовать установить зависимость ёмкости этого конденсатора от разности потенциалов его пластин. Для этого нужно заряжать (не полностью) конденсатор от батарей- ки через резистор с известным сопротивлением, а затем раз- ряжать его через этот же резистор. Кстати, эти эксперименты можно проводить при непрерывном подключении вольтметра к выводам конденсатора, так как внутреннее сопротивление вольтметра значительно больше 1 кОм. Измерение сопротивления резистора в «чёрном ящике» ( 10—2—2006 ) Оборудование : в «чёрном ящике» (вообще-то он не очень чёрный, так называют объект, который нужно исследовать без нарушения его целостности) находится ровно два эле- мента — полупроводниковый диод и резистор. Есть ещё один точно такой же диод, резистор 75 Ом (диод — крошечный полупрозрачный цилиндр с двумя выводами, резистор чуть побольше, он более полосат, чем диод), универсальный изме- рительный прибор, потенциометр (реостат с тремя выводами) сопротивлением 470 Ом, батарейка в корпусе с выводами, провода. Задание : определите экспериментально сопротивление ре- зистора в «чёрном ящике», определите схему соединения элементов внутри ящика (параллельно или последова- тельно). жүктеу/скачать 1,21 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|