Послідовне і паралельне з’єднання конденсаторів різного номіналу

джерело струму

конденсатори(на 10 та 22 мкФ)

з’єднувальні провідники

мультиметри(2 шт.)

Дослід можна провести й з одним мультиметром, але для більшої наочності варто використати два — взявши додатковий мультиметр з іншого набору.

● конденсатор чинить змінному струму доволі значний ємнісний опір, що зумовлений періодичним процесом зарядки/розрядки конденсатора;● закон Ома для змінного струму і для кола з ємнісним опором має вигляд:

де I — сила струму, U — напруга на контактах конденсатора та Z — ємнісний опір конденсатора (імпеданс);● ємнісний опір конденсатора обернено залежить від його ємності та частоти струму. Отже, зі збільшенням напруги змінного струму на конденсаторі чи його частоти, сила струму у колі збільшується, оскільки опір конденсатора зменшується;● при послідовному з’єднанні двох конденсаторів їхні імпеданси додаються:

де Z — загальний імпеданс кола. Отож загальний опір кола з паралельно з’єднаними конденсаторами буде вищим ніж опір кожного конденсатора окремо;● при паралельному з’єднанні двох конденсаторів загальний опір кола розраховується з наступної формули:

Отже, загальний опір кола з паралельно з’єднаними конденсаторами буде суттєво меншим, ніж опір кожного конденсатора окремо.

1. Беремо необхідне для проведення досліду обладнання.2. Складаємо електричне коло за схемою:

3. Знімаємо один з провідників з клеми джерела живлення, тим самим тимчасово розриваємо коло. Увімкнемо блок живлення та встановимо на ньому змінний струм з вихідною напругою 0,5 В та частотою 500 Гц. Також увімкнемо мультиметри та переведемо їх у режим вимірювання змінного струму.4. Замкнемо коло та звертаємо увагу на виміри мультиметрів: фіксуємо значення сили змінного струму у колі та напруги на контактах конденсатора.5. Поступово збільшуємо напругу на джерелі живлення до 3 В не змінюючи частоту змінного струму. Звертаємо увагу на виміри мультиметрів. Також звертаємо увагу, що зі збільшенням напруги на контактах конденсатора сила струму у колі незначно збільшується.6. Повторюємо кроки 3—5 з конденсатором ємністю 22 мкФ.7. Повторюємо кроки 3—5 із послідовно з’єднаними конденсаторами.8. Знову складаємо коло з конденсатором на 10 мкФ. Зменшимо на джерелі живлення вихідну напругу до 1 В. Фіксуємо значення сили струму у колі за цієї напруги та за частоти змінного струму 500 Гц.9. Поступово збільшуємо частоту струму з 500 до 1000 Гц, звертаємо увагу на покази мультиметрів. Також звертаємо увагу, що зі збільшенням частоти струму, за сталих значень напруги, сила струму у колі також збільшується.10. Повторюємо кроки 8—9 з конденсатором ємністю 22 мкФ.11. Повторюємо кроки 8—9 із послідовно з’єднаними конденсаторами.12. Складаємо нове електричне коло за схемою:

13. Встановлюємо на блоці живлення змінний струм з вихідною напругою 0,5 В та частотою 500 Гц. Замкнемо коло. Звертаємо увагу на виміри мультиметрів: фіксуємо значення сили змінного струму у колі та напруги на контактах паралельно з’єднаних конденсаторів.14. Поступово збільшуємо напругу на джерелі живлення до 3 В не змінюючи частоту змінного струму. Звертаємо увагу на виміри мультиметрів. Також звертаємо увагу, що зі збільшенням напруги на контактах конденсаторів сила струму у колі збільшується.15. Зменшимо на джерелі живлення вихідну напругу до 1 В. Фіксуємо значення сили струму у колі за цієї напруги та за частоти змінного струму 500 Гц.16. Поступово збільшуємо частоту струму з 500 до 1000 Гц, звертаємо увагу на покази мультиметрів. Також звертаємо увагу, що зі збільшенням частоти струму, за сталих значень напруги, сила струму у колі суттєво збільшується.17. На основі отриманих даних для кіл з одним конденсатором та з послідовно й паралельно з’єднаними конденсаторами будуємо графіки залежності сили струму у колі від напруги змінного струму (за сталої частоти 500 Гц):

18. На основі отриманих даних для кіл з одним конденсатором та з послідовно й паралельно з’єднаними конденсаторами будуємо графіки залежності сили струму у колі від частоти змінного струму (за сталої напруги 1 В):

Під час виконання досліду ми вивчили залежність сили струму у послідовно та паралельно з’єднаних конденсаторах різних номіналів від напруги та частоти змінного струму. Порівнявши отримані результати з даними для кожного конденсатора (10 та 22 мкФ) ми переконалися, що при послідовному з’єднанні конденсаторів загальний імпеданс кола дорівнює сумі імпедансів конденсаторів, а при паралельному — є суттєво меншим за імпеданс кожного конденсатора окремо.