Условие
Республиканская олимпиада 2025 11 класс № Э1Оборудование: электролитический конденсатор емкости
*- В мире нет ничего идеального!
- А как же шар и куб?
- Шар неустойчив, а куб плохо катается!
(Диалог математика и физика)*
В данном задании вам необходимо экспериментально исследовать непривычные для Вас свойства реального конденсатора.
Теоретическое введение.
При разрядке конденсатора через постоянный резистор
Который можно представить в более удобном для анализа виде
Если сопротивление резистора по каким-то причинам изменяется, то эти формулы не применимы. В этом случае следует пользоваться уравнением, справедливым на малых временах
Из этого уравнения следует, что сопротивление цепи разрядки в заданном интервале можно приближенно рассчитать по формуле
Рекомендуем в расчетах использовать эту формулу.
Часть 1. Подготовительная.
1.1 С помощью мультиметра измерьте сопротивление резистора
1.2 Используя элемент питания и резистор
Приведите электрическую схему, которую Вы использовали для этого, расчетные формулы и результаты измерений.
Зарядите конденсатор, измерьте начальное напряжение
разряжаться в течение 5 минут. После этого опять подключите его к мультиметру и измерьте
остаточное напряжение
1.3 По данным измерений рассчитайте: среднее значение силы тока утечки и сопротивления
утечки конденсатора
начальном напряжении
Вами.
Подсказка. У вас нет возможности регулировать начальное напряжение на конденсаторе,
поэтому полностью заряжайте его от элемента питания и ждите, пока он не разрядится
через мультиметр. Для ускорения его разрядки можете использовать резистор
Часть 2. Разрядка конденсатора через мультиметр
Зарядите конденсатор до максимального значения и подключите его к мультиметру.
2.1 Измерьте зависимость напряжения на конденсаторе от времени в диапазоне напряжений
от 1400 мВ до 300 мВ с шагом 100 мВ (используйте секундомер с памятью 10 этапов).
2.2 Постройте график зависимости (2) по полученным данным измерений.
2.3 Строго (а не «на глаз») докажите, что закон экспоненциальной разрядки (1) в данном
случае не выполняется – отклонения от него носят систематический характер.
2.4 Рассчитайте зависимость сопротивления конденсатора
Постройте график полученной зависимости. Дайте ему качественное объяснение.
При необходимости можете попросить у организаторов дополнительные листы
миллиметровой бумаги
Часть 3. Разрядка конденсатора через резистор
Подключите к конденсатору и мультиметру параллельно резистор
3.1 Выполните все Части 2 (2.1, 2.2 и 2.4) при разрядке через резистор.
3.2 Сравните результаты, полученные в Части 2 и Части 3. Если обнаружены различия, дайте
им качественное объяснение.
3.3 Приведите эквивалентную схему реального конденсатора, объясняющую обнаруженные
вами свойства конденсатора. Укажите параметры элементов этой схемы.
Похожие задачи
Суперконденсатор
Приборы и оборудование: самодельный конденсатор, источник напряжения
Резисторы и конденсаторы
Вам должны быть хорошо известны законы параллельного и последовательного соединения резисторов и конденсаторов. А не пробовали ли Вы соединить …
У Р Б П ≈4/5 Э1
Мостовые схемы
Список оборудования:*
Источник питания
Очень малые сопротивления
В данной задаче вам необходимо, используя простое школьное оборудование, измерить малые сопротивления стальной проволоки, соединительного провода …
У Р Б П ≈4/5 Э2
Экспериментальная задача 11-2
Если конденсатор подключить к источнику напряжения, через цепь, которая замыкается только в момент удара шарика, то напряжение на конденсаторе будет …
У Р Б П ≈5/5 Э1
Кольцевая цепь
Приборы и материалы: два одинаковых проволочных резистора, постоянный резистор с сопротивлением