정전 용량

1. 커패시터 충전

1. 커패시턴스 C = 470 μF(또는 일부 유사한 값), 프로그래밍 가능한 전압 소스 및 앰프 미터(또는 전류를 측정할 수 있는 멀티 미터)가 있는 상용 커패시터를 가져옵니다.
2. 전압 소스가 0 V로 설정되면 전압 소스의 "+" 단단을 커패시터의 한 단말과 연결하고, 그 사이에 앰프미터를 연결하고, 도 1에서와같이 전압 소스의 "−" 단단을 다른 단말과 연결한다. 연결은 커패시터 및 악기의 수신 포트에 클램프 또는 바나나 플러그가있는 케이블로 만들 수 있습니다.
3. 전압 소스를 0V에서 1V(약 1s)로 전환하고 앰프 미터의 과도 전류 판독값을 관찰합니다. 2V, 5 V 및 10 V (각 목표 전압에 대해) 동일한 작업을 수행하십시오 (각 목표 전압에 대해 먼저 0 V로 돌아가서 약 1 s에서 목표 전압으로 전환하십시오). 방정식 2에서 예상한 대로 더 큰 대상 전압의 경우 일시적인 전류가 더 큽습니다.
4. 전압 소스를 프로그래밍하여 5s에서 0V에서 10V로 전압 램프를 생성하고 램프 중간 동안 앰프 미터의 "정상 상태" 판독값을 기록합니다. 10s, 20s 및 30s의 램프 시간을 반복합니다. 관측된 전류와 전압 램프 속도(V/s)를 플롯합니다.

2. 정전 용량 조정

1. 전압 소스를 끄고 300V 배터리로 교체하고 앰프 미터를 1MΩ 저항기로 교체합니다(이 저항기의 목적은 회로의 전류를 제한하기 위해 추가 적인 보호를 제공하는 것입니다); 또한 상용 커패시터를 병렬 플레이트 커패시터로 교체하여 플레이트 간의 조정 가능한 분리로 바꿉시기도 합니다.
2. 고임피던스 볼트계(또는 "전기계")를 획득하고 두 플레이트 사이의 전압 차이 V를 측정하기 위해 연결합니다(높은 임피던스는 실험 중에 커패시터의 배출을 방해합니다). 그림 5를참조하십시오.
3. 300 V 배터리를 병렬 플레이트 커패시터에 연결하고 전기계가 300 V의 정상 상태에 도달할 때까지 기다렸다(이제 커패시터는 300V 소스에 의해 완전히 충전됨) 플레이트에서 전압 소스를 빠르게 분리합니다. 그림 6을참조하십시오. 전기계는 여전히 300 V를 읽어야 합니다.
4. 이제 플레이트 사이의 거리를 15mm, 10mm 및 5mm와 같은 더 큰 값으로 늘리고 전기계(V)에서 해당 전압 판독값을 관찰 및 기록합니다. 플롯 V 대 d.
5. D를 ~ 20mm로 늘리고, 두 플레이트 사이에 플라스틱 슬래브를 삽입하고 전기계에서 읽는 V가 어떻게 되는지 관찰합니다. 플레이트 사이의 V의 감소(이 경우 고정된 충전 Q)는 커패시터의 배지로서 플라스틱(공기에 비해)의 더 큰 유전체 상수 ε(방정식 1 및 3을 참조)에서 발생합니다.

3. 병렬 및 시리즈 정전

1. 커패시턴스 미터("LCR 미터" 또는 커패시턴스 측정 모드가 있는 멀티 미터)를 획득하십시오. 실험의 이 부분에서 전기 연결을 용이하게 하기 위해 브레드보드를 획득한다.
2. 1 μF의 커패시턴스를 가진 두 개의 상용 "세라믹" 커패시터를 획득하고, 도 2에서와같이 커패시턴스 미터를 사용하여 커패시턴스를 확인한다.
3. 두 커패시터를 병렬로 연결하고 커패시턴스 미터를 사용하여 총 정전 용량(점 A과 B 사이, 그림 3참조)을 측정합니다.
4. 두 커패시터를 연이어 연결하고 커패시턴스 미터를 사용하여 총 커패시턴스를 측정합니다(점 A와 B 사이, 그림 4참조).

그림 3: 두 개의 커패시터를 병렬로 연결하는 다이어그램입니다.

그림 4: 연열된 두 개의 커패시터를 보여주는 다이어그램입니다.

그림 5: 전기계로 전압을 읽으면서 전압 소스를 사용하여 커패시터의 충전을 보여주는 다이어그램입니다.

그림 6: 도 5에서전압 소스를 빠르게 분리한 후 커패시터의 전압 및 충전이 유지되어야 합니다.