Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его разряда

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный горный университет

Кафедра общей и технической физики

Отчёт по лабораторной работе

По дисциплине: Физика .

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: «исСледование процессов накопления и релаксации заряда в диэлектрических материалах»

Выполнила: студентка гр. РМ-11 ______________ /Даниленко А.К./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Проверил: ____________ /Ходьков Д.А./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург,

2012

Цель работы: 1. Определение постоянной времени RC-цепи.

2.Определение входного сопротивления вольтметра путем измерения разрядных характеристик конденсатора.

3. Оценка величины заряда, не связанного с поляризацией диэлектрика в конденсаторе.

Краткие теоретические сведения.

Релаксация заряда

Релаксация заряда в базе Q(t) зависит от схемы включения, так как она определяется не только рекомбинацией неравновесных носителей, но и током базы составляющей тока эмиттера.

Для исследования релаксации заряда конкретного вида, например, инжектированного гомозаряда, обычно используются изотермические процессы при повешенной температуре, учитывается перезахват носителей заряда мелкими ловушками и процесс высвобождения носителей, захваченных глубокими ловушками.

Квазистационарные процессы

Квазистационарными процессами называют процессы, протекающие в ограниченной системе и распространяющиеся в ней так быстро, что за время распространения этого процесса в пределах ее системы ее состояние не успевает измениться. Понятие квазистационарный процесс может быть применен и к другим системам – механическим и термодинамическим.

Квазистационарные процессы можно исследовать с помощью законов постоянного тока, если применять эти законы к мгновенным значениям сил токов и напряжений на участках цепи.

Из-за огромного значения скорости света время установления электрического равновесия в цепи оказывается весьма малым. Поэтому к квазистационарным можно отнести многие достаточно быстрые в обычном смысле процессы. Например, быстрые колебания в радиотехнических цепях с частотами порядка миллиона колебаний в секунду и даже выше очень часто еще можно рассматривать как квазистационарные.

Процессы, протекающие во времени в цепях обычно являются медленными в рассматриваемом смысле. В данной работе рассматривается процесс накопления заряда на конденсаторе С (т.е. его зарядка от источника напряжения) и релаксация этого заряда (т.е. разряд конденсатора) в цепи сопротивлением R. Ниже будет показано, что при разумных значениях емкости и сопротивления данный процесс можно считать квазистационарным.

Конденсатор - электроэлемент, который накапливает электричество в форме

электрического поля.

Переходный процесс- процесс изменения во времени характеристик динамической

системы, при её переходе из одного установившегося

состояния в другое, под действием приложенного

возмущения.

Постоянная времени RC – величина, показывающая через какое время после

начала разряда напряжение на конденсаторе

уменьшается в е = 2,72 раз.

Поляризация диэлектриков — явление, связанное с ограниченным смещением

связанных зарядов в диэлектрике или поворотом

электрических диполей, обычно под воздействием

внешнего электрического поля, иногда под

действием других внешних сил или спонтанно.

Инжекция носителей заряда - увеличение концентрации носителей заряда в

полупроводнике (диэлектрике) в результате

переноса носителей током из областей с

повышенной концентрацией под действием

внешнего электрического поля.

Миграционные заряды - избыточные электрические заряды, сообщённые

проводящему или непроводящему телу и вызывающие

нарушение его электронейтральности.

Схема установки.

Расчетные формулы:

1). - зависимость напряжения на конденсаторе от времени в

процессе его заряда, где: U_c – мгновенное значение

напряжения на конденсаторе (В), R – сопротивление

цепи (Ом), С – электроемкость конденсатора (Ф).

2). - зависимость напряжения на конденсаторе от времени в

процессе его разряда, где U_нач – начальное напряжение (В).

3). - постоянная времени RC – цепи, где: - постоянной времени RC – цепи,

R – сопротивление цепи (Ом), С – электроемкость конденсатора (Ф).

4). - сопротивление, где: – интервал времени между

измерениями напряжений и на емкости в

процессе ее разрядки.

5). - сила тока, где: U_c – мгновенное значение напряжения на конденсаторе

(В), R – сопротивление цепи (Ом).

6). - нахождение заряда, оставшегося в диэлектрике, при известной

зависимости I(t) за очень большое время наблюдения.

7). , где: - оставшийся в диэлектрике заряд, S – площадь под

графиком I(t), а I₁и t₁ –масштабы по осям тока и времени.

8). - полный заряд заряженного конденсатора.

Таблица исходных данных.

Таблица 1.

Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его заряда

U₀= 12,1В, R=100кОм, С=470мкФ

t,c	6	12	19	28	38	51	67	92	134
Uс,B	1,2	2,4	3,6	4,8	6,0	7,2	8,4	9,6	10,8
U_c_теор,В	16,3	20,4	25,3	31,6	38,5	47,6	58,7	76	105,2

Таблица 2.

Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его разряда

U_нач= 10,8В, R=100кОм, С=470мкФ

t,c	6	13	22	32	45	69	85	127	558
Uс,B	9,6	8,4	7,2	6,0	4,8	3,6	2,4	1,2	0
U_c_теор,В	3,7	8,1	13,6	19,9	27,9	48	59,1	88,3	387,9

Таблица 3.

Зависимость напряжения на конденсаторе от времени его разряда через искомое входное сопротивление вольтметра R_в

U_нач= 12,1В, С=470мкФ

№ измерения	1	2	3	4	5	6	7	8	9
t, c	566	768	893	987	1208	1312	1435	1345	1498
Uс,B	10,8	9,6	8,4	7,2	6,0	4,2	3,6	2,4	1,2
Пара №-в измер., выбр. Для расч.	1 и 5	3 и 7	2 и 8	3 и 9	1 и 4	3 и 8	2 и 6	5 и 9	1 и 7
Rв,МОм	2,324	1,361	0,89	0,66	2,2	0,77	1,4	0,38	1,7

Таблица 4.

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 5047; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!