Capacitance

1. charge d’un condensateur

1. Obtenir un condensateur commercial avec capacité C = 470 µF (ou une valeur similaire), une source de tension programmables et un ampèremètre (ou multimètre qui peut mesurer le courant).
2. Avec la source de tension définie à 0 V, raccordez la borne « + » de la source de tension aux bornes du condensateur, avec l’ampèremètre entre les deux et raccordez la « − » de la source de tension à l’autre borne, comme dans la Figure 1. La connexion peut être établie avec les câbles avec des pinces ou des fiches banane en recevant des ports sur le condensateur et les instruments.
3. Changer la source de tension de 0 V à 1 V (dans environ 1 s), et observez le transitoire actuel de lecture sur l’ampèremètre. Faites de même pour les 2 V, 5 V et 10 V (pour chaque tension cible ; cela signifie premier aller retour à 0 V, puis basculez la tension cible dans environ 1 s). Notez que le courant transitoire est plus grand pour une plus grande tension de cible, comme prévu de l’équation 2.
4. Programme la source de tension pour générer une rampe de tension de 0 V à 10 V à 5 s et d’enregistrer la lecture de « état stationnaire » de l’amp-compteur au milieu de la rampe. Répéter pour une durée de rampe de 10 s, 20 s et 30 s. intrigue le courant observé par rapport à la vitesse de montée de tension (en V/s).

2. réglage de la capacité

1. Éteignez la source de tension et remplacez-la par une batterie V 300 et remplacer l’ampèremètre par une résistance de MΩ 1 (cette résistance vise à fournir une protection supplémentaire pour limiter le courant dans le circuit) ; remplacer le condensateur commercial avec un condensateur à plaques parallèles avec une séparation réglable entre les plaques.
2. Procurez-vous un voltmètre haute impédance (ou « électromètre ») et connectez-le pour mesurer la différence de tension V entre les deux plaques (la haute impédance empêche la décharge du condensateur au cours de l’expérience lorsque l’électromètre est connecté). Voir la Figure 5.
3. Connecter la batterie V 300 pour le condensateur à plaques parallèles, attendre que l’électromètre atteint l’état d’équilibre de 300 V (maintenant le condensateur est complètement chargé par la source de V 300) et puis déconnecter rapidement la source de tension des plaques. Voir la Figure 6. L’électromètre doit toujours lire 300 V.
4. Maintenant augmenter la distance d entre les plaques à des valeurs plus élevées comme 15 mm, 10 mm et 5 mm et observer et enregistrer la tension correspondante de lecture sur l’électromètre (V) ; terrain V par rapport à d.
5. Augmenter d retour à ~ 20 mm, insérer une plaque en plastique entre les deux plaques et observer ce qui arrive à V lu par l’électromètre. La réduction de V entre les résultats de plaques (avec charge Q fixé dans ce cas) de la plus grande ε de la constante diélectrique du plastique (par rapport à l’air) comme le support du condensateur (voir équations 1 et 3).

3. parallèle et série Capacitances

1. Obtenir un capacimètre (un « RLC » ou un multimètre avec un mode de mesure de capacité) ; obtenir une carte de prototypage pour faciliter les connexions électriques dans cette partie de l’expérience.
2. Obtenir deux condensateurs « céramiques » commerciales avec une capacité de 1 µF et le capacimètre permet de vérifier leur capacité, comme illustré Figure 2.
3. Connectez les deux condensateurs en parallèle et le capacimètre permet de mesurer la capacité totale (entre les points A et B, voir Figure 3).
4. Connectez les deux condensateurs en série et le capacimètre permet de mesurer la capacité totale (entre les points A et B, voir Figure 4).

Figure 3: diagramme montrant deux condensateurs reliés en parallèle.

Figure 4: diagramme montrant deux condensateurs reliés en série.

Figure 5: Schéma montrant la charge d’un condensateur à l’aide d’une source de tension, lors de la lecture de la tension avec un électromètre.

Figure 6: après avoir rapidement déconnecté de la source de tension dans la Figure 5, la tension et la charge sur le condensateur doivent rester.