Как влияет емкость конденсатора на силу тока в цепи переменного тока. Какова зависимость между этими величинами. Как проводится лабораторное исследование данной зависимости. Какие закономерности можно выявить при анализе результатов.
Теоретические основы зависимости силы тока от емкости конденсатора
Конденсатор представляет собой устройство для накопления электрического заряда, состоящее из двух проводящих пластин, разделенных диэлектриком. В цепи постоянного тока конденсатор после зарядки блокирует протекание тока. Однако в цепи переменного тока ситуация иная.
В цепи переменного тока напряжение на обкладках конденсатора постоянно меняется, что приводит к периодической перезарядке конденсатора и протеканию через него переменного тока. Чем больше емкость конденсатора, тем больший заряд он может накопить при том же напряжении, и тем больший ток будет протекать через него при изменении напряжения.
Ёмкостное сопротивление конденсатора
Для описания поведения конденсатора в цепи переменного тока вводится понятие ёмкостного сопротивления XC. Оно определяется по формуле:
XC = 1 / (2πfC)
где f — частота переменного тока, C — ёмкость конденсатора.
Как видно из формулы, ёмкостное сопротивление обратно пропорционально ёмкости конденсатора. Чем больше ёмкость, тем меньше ёмкостное сопротивление.
Закон Ома для цепи с конденсатором
Сила тока в цепи переменного тока с конденсатором определяется законом Ома:
I = U / XC = U * 2πfC
где U — действующее значение напряжения.
Таким образом, сила тока прямо пропорциональна ёмкости конденсатора при неизменных напряжении и частоте.
Методика проведения лабораторного исследования
Для экспериментального изучения зависимости силы тока от ёмкости конденсатора в цепи переменного тока можно провести следующий опыт:
- Собрать электрическую цепь, содержащую источник переменного напряжения, конденсатор переменной ёмкости, амперметр для измерения силы тока.
- Установить фиксированное значение напряжения и частоты.
- Изменяя ёмкость конденсатора, измерять соответствующие значения силы тока.
- Построить график зависимости силы тока от ёмкости конденсатора.
Необходимое оборудование
- Источник переменного напряжения (например, ЛАТР)
- Набор конденсаторов различной ёмкости
- Амперметр переменного тока
- Вольтметр переменного тока
- Соединительные провода
Анализ экспериментальных результатов
При проведении описанного эксперимента можно наблюдать следующие закономерности:
- С увеличением ёмкости конденсатора сила тока в цепи возрастает.
- График зависимости силы тока от ёмкости представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат.
- Угол наклона прямой зависит от напряжения и частоты тока — чем они выше, тем больше угол наклона.
Эти наблюдения полностью согласуются с теоретическими предсказаниями и подтверждают линейную зависимость силы тока от ёмкости конденсатора в цепи переменного тока.
Практическое применение полученных знаний
Понимание зависимости силы тока от ёмкости конденсатора в цепи переменного тока имеет важное практическое значение в различных областях электротехники и электроники:
- Расчет и проектирование фильтров переменного тока
- Настройка резонансных контуров в радиотехнике
- Компенсация реактивной мощности в электрических сетях
- Создание времязадающих цепей в электронных устройствах
Знание этих закономерностей позволяет инженерам-электрикам и электронщикам грамотно подбирать параметры конденсаторов для различных применений.
Влияние частоты переменного тока на зависимость
Частота переменного тока оказывает существенное влияние на характер зависимости силы тока от ёмкости конденсатора. Это связано с тем, что ёмкостное сопротивление обратно пропорционально не только ёмкости, но и частоте.
При увеличении частоты:
- Ёмкостное сопротивление конденсатора уменьшается
- Сила тока через конденсатор возрастает при той же ёмкости
- График зависимости I(C) становится более крутым
Таким образом, один и тот же конденсатор по-разному ведет себя на разных частотах переменного тока. Это свойство широко используется в частотных фильтрах и других устройствах обработки сигналов.
Особенности поведения реальных конденсаторов
В реальных условиях поведение конденсаторов может отличаться от идеальной теоретической модели. Это связано с наличием паразитных параметров:
- Последовательное сопротивление обкладок и выводов
- Параллельное сопротивление диэлектрика
- Индуктивность выводов
Эти факторы могут приводить к отклонениям от линейной зависимости силы тока от ёмкости, особенно на высоких частотах. При проведении прецизионных измерений и в ответственных применениях необходимо учитывать эти особенности реальных конденсаторов.
Сравнение поведения конденсатора в цепях постоянного и переменного тока
Поведение конденсатора кардинально различается в цепях постоянного и переменного тока:
| Постоянный ток | Переменный ток |
|---|---|
| Конденсатор блокирует ток после зарядки | Через конденсатор протекает переменный ток |
| Ток течет только в момент подключения | Ток течет постоянно, пока приложено переменное напряжение |
| Емкость влияет только на время зарядки | Емкость определяет величину протекающего тока |
Эти различия обусловлены тем, что в цепи переменного тока происходит постоянная перезарядка конденсатора, что и приводит к протеканию тока.
Роль конденсаторов в электронных устройствах
Понимание зависимости силы тока от ёмкости конденсатора в цепи переменного тока позволяет эффективно использовать конденсаторы в различных электронных устройствах:
- Блоки питания: сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения
- Усилители: разделение каскадов по постоянному току
- Радиоприемники: настройка колебательных контуров
- Цифровая техника: формирование импульсов и задержек
В каждом из этих применений используются особенности поведения конденсаторов при различных частотах переменного тока и емкостях.
Методы измерения емкости конденсаторов
Зная зависимость силы тока от емкости конденсатора в цепи переменного тока, можно разработать методы измерения емкости неизвестных конденсаторов. Существует несколько подходов:
- Метод вольтметра-амперметра: измеряется ток через конденсатор при известном напряжении и частоте.
- Мостовой метод: емкость сравнивается с эталонным конденсатором.
- Резонансный метод: определяется резонансная частота контура с исследуемым конденсатором.
Каждый из этих методов имеет свои преимущества и ограничения, выбор конкретного метода зависит от требуемой точности и диапазона измеряемых емкостей.
Урок 45. Лабораторная работа № 11. Исследование зависимости силы тока от электроемкости конденсатора в цепи переменного тока
Урок 45. Лабораторная работа № 11. Исследование зависимости силы тока от электроемкости конденсатора в цепи переменного тока
Лабораторная работа №11
Исследование зависимости силы тока от электроёмкости конденсатора в цепи переменного тока
Цель работы: изучить влияние электроёмкости на силу переменного тока.
Оборудование: набор неполярных конденсаторов известной ёмкости, регулируемый источник переменного тока ЛАТР, миллиамперметр с пределом измерения до 100 мА переменного тока, вольтметр с пределом измерения до 75 В переменного напряжения, соединительные провода.
Теория
Постоянный ток не проходит через конденсатор, так как между его обкладками находится диэлектрик. Если конденсатор включить в цепь постоянного тока, то после зарядки конденсатора ток в цепи прекратится.
Если же включить конденсатор в цепь переменного тока, то заряд конденсатора (q=CU) вследствие изменения напряжения непрерывно изменяется, поэтому в цепи течёт переменный ток. Сила тока тем больше, чем больше ёмкость конденсатора и чем чаще происходит его перезарядка, т.е. чем больше частота переменного тока.
Сопротивление, обусловленное наличием электрической ёмкости в цепи переменного тока, называют ёмкостным сопротивлением XC. Оно обратно пропорционально ёмкости С и круговой частоте ω:
или, с учётом, что ω=2πν, где ν- частота переменного тока, (1).
Из закона Ома для участка цепи переменного тока, содержащего ёмкостное сопротивление, действующее значение тока в цепи равно: (2).
Из формулы (2) следует, что в цепи с конденсатором переменный ток изменяется прямо пропорционально изменению ёмкости конденсатора при неизменной частоте тока.
Графически зависимость силы тока от электроёмкости конденсатора в цепи переменного тока изображается прямой линией (рис.1).
В этом и предстоит убедиться опытным путём в данной работе.
Ход работы.
1. Собрать электрическую схему согласно рисунка 2 и перечертить её в тетрадь:
2. Подготовить таблицу для результатов измерений и вычислений:
|
Частота тока ν, Гц |
Напряжение на конденсаторе U, В |
Ёмкость конденсатора С, мкФ |
Ток в цепи I, мА |
Ёмкостное сопротивление , Ом |
|
|
измеренное |
вычисленное |
||||
|
50 |
50 |
|
|
||
|
|
|||||
|
|
|
||||
|
|
|
||||
|
|
|
||||
3.
Для каждого конденсатора из набора измерить силу тока при напряжении 50 В.
4. В каждом опыте рассчитать ёмкостное сопротивление по закону Ома для участка цепи переменного тока: , здесь I — действующее значение тока в мА, U=50 В — действующее значение напряжения.
5. В каждом опыте вычислите ёмкостное сопротивление по заданным значениям частоты переменного тока ν=50Гц и ёмкости конденсатора С: , здесь С — ёмкость в мкФ.
6. Сравните результаты расчётов в п.4 и в п.5 и сделайте вывод о выполнимости закона Ома для участка цепи переменного тока содержащего электроёмкость с учётом погрешности измерений.
7. Постройте график зависимости силы тока от электроёмкости конденсатора в цепи переменного тока:
8. Запишите вывод по результатам опытов и ответьте на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы.
1. Почему постоянный ток не проходит через конденсатор?
2. Какое сопротивление называется ёмкостным? Почему оно является реактивным сопротивлением?
3. От чего и как зависит ёмкостное сопротивление?
4. Выполняется ли закон Ома для участка цепи переменного тока, содержащего ёмкостное сопротивление?
5. Напряжение на конденсаторе изменяется по закону . Запишите уравнение переменного тока в цепи с конденсатором.
Вариант выполнения измерений:
|
Частота тока ν, Гц |
Напряжение на конденсаторе U, В |
Ёмкость конденсатора С, мкФ |
Ток в цепи I, мА |
Ёмкостное сопротивление , Ом |
|
|
измеренное |
вычисленное |
||||
|
50 |
50 |
1 | 15 | ||
| 2 | 31 | ||||
| 3 | 45 | ||||
| 4 | 61 | ||||
| 5 | 76 | ||||
При выполнении вычислений не забудьте перевести мкФ в Ф, мА в А:
1 мкФ = 0,000001 Ф
1 мА = 0,001 А
Помогите решить / разобраться (Ф)
| Stensen |
| ||
26/11/14 |
| ||
| |||
11.2020, 12:05 | rascas |
| ||
30/01/18 |
| ||
| |||
11.2020, 12:17 | Stensen |
| ||
26/11/14 |
| ||
| |||
11.2020, 12:33 | DimaM |
| |||
28/12/12 |
| |||
| ||||
11.2020, 12:39 | EUgeneUS |
| ||
11/12/16 |
| ||
| |||
11.2020, 12:51 | Stensen |
| ||
26/11/14 |
| ||
| |||
11.2020, 13:40 
Множитель в показателе — в микросекундах в минус первой степени. Это следует из очевидного: ток должен быть в амперах, а показатель степени должен быть безразмерный.| rascas |
| ||
30/01/18 |
| ||
| |||
Все верно?| Stensen |
| ||
26/11/14 |
| ||
| |||
Все верно?| EUgeneUS |
| ||
11/12/16 |
| ||
| |||
е. нужно перевести множитель в показателе степени в секунды в минус первой степени,| realeugene |
| ||
27/08/16 |
| ||
| |||
| DimaM |
| |||
28/12/12 |
| |||
| ||||
| Показать сообщения за: Все сообщения1 день7 дней2 недели1 месяц3 месяца6 месяцев1 год Поле сортировки АвторВремя размещенияЗаголовокпо возрастаниюпо убыванию |
| Страница 1 из 1 | [ Сообщений: 11 ] |
Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы
Convert 200 microfarad (µF) to farad (F) Converter calcu…
Microfarad to Farad Conversion Table
| Microfarad to Farad | Farad to Microfarad | |
|---|---|---|
| 0,01 фарад [Ф] = 10000 микрофарад [мкФ] | ||
| 0,02 микрофарад [мкФ] = 2,0E-8 фарад [Ф] | 0,02 фарад [0] = 2000 Микрофарад [мкФ] | |
| 0,03 микрофарад [мкФ] = 3,0E-8 фарад [Ф] | 0,03 фарад [Ф] = 30000 микрофарад [мкФ] | |
| 0,05 микрофарад [мкФ] = 5,0E-9019 60019 фарадов 0,05 фарад [Ф] = 50000 микрофарад [мкФ] | ||
| 0,1 микрофарад [мкФ] = 1,0E-7 фарад [Ф] | 0,1 фарад [Ф] = 100000 микрофарад [мкФ] | 0,2 Фарад [Ф] = 200000 Микрофарад [мкФ] |
| 0,3 микрофарад [мкФ] = 3,0E-7 фарад [Ф] | 0,3 фарад [Ф] = 300000 микрофарад [мкФ] | |
| 0,5 микрофарад [мкФ] = 5,0E-9090 фарад | ||
| 1 микрофарад [мкФ] = 1,0E-6 фарад [Ф] | 1 фарад [Ф] = 1000000 микрофарад [мкФ] | 2 Фарад [Ф] = 2000000 Микрофарад [мкФ] |
| 3 микрофарада [мкФ] = 3,0E-6 фарад [Ф] | 3 фарад [Ф] = 3000000 микрофарад [мкФ] | |
| 5 микрофарад [мкФ] = 5,0E-6 фарад [Ф] | 9 5 фарад [Ф] = 5000000 микрофарад [мкФ] | |
| 10 микрофарад [мкФ] = 1,0E-5 фарад [Ф] | 10 фарад [Ф] = 10000000 микрофарад [мкФ] | 9 ] = 2,0E-5 Фарад [Ф] | 20 Фарад [Ф] = 20000000 Микрофарад [мкФ] |
| 30 микрофарад [мкФ] = 3,0E-5 фарад [Ф] | 30 фарад [Ф] = 30000000 микрофарад [мкФ] | |
| 50 микрофарад [мкФ] = 5,0E-5 фарад [Ф] 9010 50 FARAD [F] = 50000000 MICROFARAD [µF] | ||
| 100 Микрофарада [мкф] = 0,0001 FARAD [F] | 100 FARAD [F] = 100000000 MICROFARAD [µF] | |
| 200 Микрофарад [µF] = 0,00012 | ||
200. Фарад [Ф] | 200 Фарад [Ф] = 200000000 Микрофарад [мкФ] | |
| 500 Микрофарада [µF] = 0,0005 Фарад [F] | 500 Фарад [F] = 500000000 Микрофарад [µF] | |
| 1000 Микрофарад [µF] = 0,001 FARAD [F] | 9 21000 FARAD FARAD] FARAD FARAD] FARAD FARAD] FARAD [F] | 91000 FARAD [FARAD] FARAD FARAD] FARAD. = 1000000000 Microfarad [µF] |
| 2000 Microfarad [µF] = 0.002 Farad [F] | 2000 Farad [F] = 2000000000 Microfarad [µF] | |
| 5000 Microfarad [µF] = 0.005 Farad [F] | 5000 фарад [Ф] = 5000000000 микрофарад [мкФ] | |
| 10000 MicroFarad [µF] = 0,01 FARAD [F] | 10000 FARAD [F] = 10000000000 MICROFARAD [мкф] | |
| 50000 MICROFARAD [µF] = 0,05 FARAD [F] | 50000 [µF] = 0,05 FARAD [F]50000 [µF] = 0,05 FARAD [F] | 50000. = 50000000000 Microfarad [µF] |
01″> 0.01 Microfarad [µF ] = 1,0E-8 фарад [Ф]
5″> 0,5 фарад [Ф] = 500000 микрофарад [мкФ]How to convert microfarad to farad
1 microfarad = 1.0E-6 farad
1 farad = 1000000 microfarad
Example: convert 53 µF to F:
53 µF = 53000000 Ф
Convert Microfarad to Other Electrostatic-capacitance Units
| Converter | Microfarad to Other Electrostatic-capacitance unit | Other Electrostatic-capacitance unit to Microfarad | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 200 Microfarad [µF] = 0,0002 фарад [F] | 200 микрофарад в фарад | 200 фарад в микрофарад | |||
| 200 микрофарад [мкФ] = 2,0E-22 эксафарада [EF] | 200 Microfarad to Exafarad | 200 Exafarad to Microfarad | |||
| 200 Microfarad [µF] = 2.0E-19 Petafarad [PF] | 200 Microfarad to Petafarad | 200 Petafarad to Microfarad | |||
200 Microfarad [µF ] = 2. 0E-16 Терафарад [TF] | 200 Микрофарад в Терафарад | 200 Терафарад в Микрофарад | |||
| 200 Микрофарад [µF] = 2.0E-13 Гигафарад [GF] | 2001 ГФ0019200 Гигафарада для микрофарады | ||||
| 200 Микрофарада [мкл] = 2,0E-10 Мегафарад [MF] | 200 Микрофарад до мегафарада | 200 Мегафарад до микрофарада | 200 Мегафарад для микрофарада | 200 Мегафарад до микрофарада | 200 Мегафарад до микрофарада | 200 Мегафарад. Килофарад [KF] | 200 Микрофарада до килофарада | 200 килофарад до микрофарады |
| 200 Микрофарада [мкл] = 2,0E-6 HectofaRad [HF] | 200 MIRFARAD-HECTOFARAD [HF] | 200 MIRFARARFARAFARAFARAD [HF] | 200.0019 | ||
| 200 Микрофарада [µF] = 2,0E-5 Dekafarad [DAF] | 200 Микрофарад до декафарада | 200 Dekafarad до микрофарада | |||
| 200 MIRFARAD [µFARAD | |||||
| 200 MIRFARAD [µFARAD | |||||
| 200 MIRFARAD [µFARAD | |||||
| MIRFARAD [µFARAD | |||||
. Decifarad | 200 Decifarad to Microfarad | ||||
| 200 Microfarad [µF] = 0.02 Centifarad [cF] | 200 Microfarad to Centifarad | 200 Centifarad to Microfarad | |||
| 200 Microfarad [µF] = 0.2 Millifarad [mF] | 200 Microfarad to Millifarad | 200 Millifarad to Microfarad | |||
| 200 Microfarad [µF] = 200000 Nanofarad [nF] | 200 Microfarad to Nanofarad | 200 Nanofarad to Microfarad | |||
| 200 Microfarad [µF] = 200000000 Пикофарад [пФ] | 200 Микрофарад в Пикофарад | 200 Пикофарад в Микрофарад | |||
| 200 Микрофарад [мкФ] = 2000000000000 Фемтофарад [фФ] | 2 Микрофарад тофарад0019200 Фемтофарада для микрофарады | ||||
| 200 Микрофарада [мкл] = 2,0E+14 Attofarad [AF] | 200 Микрофарада для Attofarad | 200 ATTOFARAD к микрофардад | 200 ATTOFARAD к микрофардад | 200. [C/V] | 200 Микрофарада к кулону/Вольт | 200 Кулон/Вольт до микрофарады |
| 200 Микрофарад [µF] = 2,0E-13 ABFARAD [ABF] | 200 Микрофарад до ABFARAD | 9.2004 до ABFARAD | 9. 9. 20094 9. 9. 9. 9. 9.2004. Микрофарад | ||
| 200 Микрофарада [мкф] = 2,0E-13 EMU емкости | 200 Микрофарада к EMU емкости | 200 EMU емкости к микрофарнам | |||
| 200 MICROCARANCE TO MICROFARAD | |||||
| 200 MIRFARAD [µFFARAD | |||||
| 200 MIRFARAD 200 Микрофарада до Statfarad | 200 Statfarad для MicroFarad | ||||
| 200 Микрофарада [мкф] = 179751035,7473 ESU of Camefacitance | 200 Микрофарада к ESU от eSu | 9019 200 20094 200 Микрофарада к ESU от eSu 9019 200 200 200. 200 Микрофарада к ESU от eSU 9019 200 200 2004.0019
Единицы измерения
Фарад (Ф) , Эксафарад (ЭФ) , Петафарад (ПФ) , Терафарад (ТФ) , Гигафарада (ГФ) , Мегафарада (МФ) , Килофарад (кФ) , Гектофарад (чФ) , Декафарад (даФ) , Децифарад (dF) , Сантифарада (cF) , Миллифарад (мФ) , Микрофарад (мкФ) , Нанофарада (нФ) , Пикофарад (пФ) , Фемтофарада (fF) , Аттофарад (аФ) , Кулон/вольт (C/V) , Абфарад (abF) , ЭМУ емкости, Статфарад (stF) , ЭСУ емкости,
мкф-к-F-Google Suce
ALLBILDERSHOPPINGVIDEOSMAPSNEWSBücher
SUCOOPTION
Преобразование µF в F (Microfarad to Farad)
WWW. Convert-measurement- Units.com)
WWW.convert-measurement- Units.com n
WWW.Convert-measurement- Units.com n 10006
WWW.Convert-MUSURENT-uNits.com nembers.com ynits. микрофарад [мкФ] = 0,000 001 фарад [Ф] — Калькулятор измерений, который, среди прочего, может использоваться для преобразования микрофарад в фарад. Перевести микрофарад в фарад (мкФ …
Перевести микрофарад в фарад
www.unitconverters.net › electrostatic-capacitance
Таблица преобразования микрофарад в фарады ; 0,01 мкФ, 1,0E-8 Ф; 0,1 мкФ, 1,0E-7 Ф; 1 мкФ, 1,0E-6 Ф; 2 мкФ, 2,0E-6 F.
Преобразование микрофарад в фарады (мкФ в Ф) — Калькулятор дюймов
www.inchcalculator.com › … › Микрофарады
Чтобы преобразовать микрофарады в фарады, разделите емкость на коэффициент преобразования. Так как один фарад равен 1 000 000 микрофарад, …
Микрофарад в фарадах umrechnen (мкФ в Ф)
www.einheiten-umrechnen.de › Mikrofarad+in+Farad+umrechnen
1 Микрофарад [мкФ] = 0,000 001 Фарад [Ф] Микрофарады в фарадах . ..
фарад [F] < – > микрофарады [мкФ, мкФ] umrechnen • Elektrische Kapazität …
www.translatorscafe.com › конвертер единиц измерения › de-DE › электростатическая емкость
Ein Mikrofarad (µF, uF) ist ein dezimaler Bruchteil von Farad, der abgeleiteten SI-Einheit für die elektrische Kapazität. Ein Kondensator mit einem Farad …
Преобразователь микрофарад в фарад (мкФ в Ф)
hextobinary.com › единица измерения › емкость › из › фарад
Как преобразовать микрофарад в фарад (мкФ в Ф) … , вы знаете, что одна микрофарад эквивалентна 0,000001 фарад.
Микрофарад в фараде (мкФ в фараде) — coolstuffshub Elektrische kapazität Konvertierung war noch nie so einfach!
Преобразование микрофарад в фарад | мкФ в Ф — Domainconverters
domainconverters.com › емкость › микрофарад-т…
Формула преобразования микрофарад в фарад. Значение в фарадах = 1,0E-6 X Значение в микрофарадах. т. е. в символическом обозначении: F = 1,0E-6 x мкФ.
