هدف:
هدف از این آزمایش بدست آوردن نموداری(معادله) برای شارژ شدن و دشارژ شدن خازن‌ها ست.
ابزار آزمایش:
-
مالتی متر دیجیتال
-
منبع تغذیه
-
سیم
-
خازن
تئوری آزمایش:
مقدمه:
دانستن قوانین حاکم بر اشیاء از جمله قطعات الکترونیکی یکی از مهم‌ترین تلاش‌های محققان در طول سال‌های زندگانی بشر بوده و هست. زیرا با فهمیدن این قوانین می‌توانند دستگاه‌هایی را بنا کنند که رفتاری متناسب با خواسته‌ی آنان از خود بروز دهد.
شارژ خازن:
شکل 17 (شارژ خازن)
معادله 15 (شارژ خازن)
شکل 18 (نمودار نمایی شارژ خازن)
دشارژ خازن:
شکل 19(دشارژ خازن)
معادله 16 (دشارژ خازن)
شکل 20 (نمودار نمایی دشارژ خازن)
شرح آزمایش:
شارژ خازن:
ابتدا مدار را به شکل 21 (اندازه‌گیری ولتاژ خازن- شارژ خازن) می‌بندیم سپس سیمی را که دو طرف خازن را بهم متصل کرده از مدار جدا می‌کنیم و هر 10 ثانیه مقدار ولت‌متر را می‌خوانیم و در جدول 14 (اندازه‌گیری ولتاژ شارژ خازن) یادداشت می‌کنیم.
شکل 21 (اندازه‌گیری ولتاژ خازن- شارژ خازن)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
جدول 14 (اندازه‌گیری ولتاژ شارژ خازن)
دشارژ خازن:
ابتدا مدار را به شکل 22 (اندازه‌گیری ولتاژ خازن- دشارژ خازن) می‌بندیم سپس دو سیمی که خازن را به منبع تغذیه وصل می‌کنند را از مدار جدا می‌کنیم. و سپس مقدار ولتاژ را هر ١٠ ثانیه اندازه‌گیری کرده و در جدول 15(اندازه‌گیری ولتاژ دشارژ خازن) می‌نویسیم.
شکل 22 (اندازه‌گیری ولتاژ خازن- دشارژ خازن)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
جدول 15(اندازه‌گیری ولتاژ دشارژ خازن)
رسم نمودار:
معادله 17 (معادله رسم نمودار شارژ خازن)
معادله 18 (معادله رسم نمودار دشارژ خازن)
شکل 23 (نحوه رسم نمودار شارژ و دشارژ خازن)
نمودار 4 (شارژ خازن * ولتاژ- زمان)
نمودار 5 (دشارژ * ولتاژ-زمان)
نمودار 6 (شارژ خازن * لگاریتمی)
نمودار 7 (دشارژ خازن * لگاریتمی)
تجربیات من از فیزیک 
خیلی کامل و عالی بود ممنون
فقط یک مساله این که شما ذکر نکردید از مقاومت چند اهمی استفاده کردید !
همون طور که در شکل 21 میبیند من از مقاومت خارجی استفاده نکردم و مقاومت من همون مقاومت داخلی ولت متر بوده که مشخص نیست چقدره … اما با توجه به معادله 15 و جدول 14 میتوان به راحتی محاسبه اش کرد …
با توجه به اینکه در ثانیه 60 مقدار Vc برابر 2 ولت است پس exp(-t/rc) نیز برابر 3/5 است حال کافی است با یک ln جواب را بدست آوریم … با گرفتن لگاریتم به این میرسیم که rc برابر 117.456 است … از آنجا که ضرفیت خازن برابر 10 میکروفاراد است پس مقاومت برابر 11.7456 مگااهم است (اگر به خاطر داشتبه باشید همیشه مقاوت داخلی ولت متر رو خیلی زیاد فرض میکردیم … 12 مگااهم بسیار عدد بزرگی است …)
خیلی ممنون از توضیحتون فقط این که چرا ثانیه 60 رو انتخاب کردید و اینکه اگر نمودار 4 (شارژ خازن) رو نگاه کنید در نقطه 300- 4.6 که نقطه پایانیه باید برابر 5RC باشه که اگه ما از اینجا RC روبدست بیاریم جواب فرق میکنه
انتخاب زمان 60 تنها به دلیل رند بودن ولتاژ در این ثانیه بود وگرنه هر یک از زمان ها رو می‌تونید از تو جدول انتخاب کنید ….
اما در مورد دوم نمودار شارژ و دشارژ یک نمودار مجانبی است و 5RC یک تقریب هست … همون طور که در معادله‌ی 15 میبیند اگر زمان 5rc انتخاب شود نتیجه ولتاژ به جهت کوچک بودن exp(-5) که حدود 0.007 برابر با 99 صدم e میشه و ما می‌تونیم خازن رو تقریبا شارژ شده حساب کنیم … اما این عدد دقیق نیست در برخی منابع هم تقریب 3RC رو مبنا قرار میدن در 3RC هم ما به 95 درصد شارژ رصدیم … اما در هر حال این تقریب برای محاسبه‌ی معکوس صحیح نیست و شما باید با توجه به معادله‌ی اصلی جواب رو بدست بیارین …
بر طبق محاسبات من زمان rc برابر حدود 118 ثانیه است که یعنی ثانیه 300 تقریبا 3rc است …
برای درک بهتر یکی از ثانیه‌ها رو مثل ثانیه 130 که ولتاژ برابر 3.33 شده که میشه تقریبا 10/3 فرضش کرد انتخاب کنید و مراحلی که من رفتم رو برید و جواب رو با جواب من مقایسه کنید …
خیلی ممنون فقط در آخر اینکه تو این آزمایش وقتی مقاومت رو نداریم چطور خطای اندازه گیری رو باید محاسبه کنیم ؟
با توجه به اینکه من این آزمایش رو حدود 2 – 3 سال پیش انجام دادم الآن دقیق یادم نمیاد … اما فکر می‌کنم چون ما هیچ اندازه گیری از هیچ کمیتی نداشتیم تنها خطای آزمایش خطای نمایش ولتاژ ولت متر است که برابر با میزان اعشار آن است یعنی خطای این آزمایش بین 5 هزار ولت کم یا بیش است
با این که 2 3 سال گدشته ولی خیلی خوب تسلط داشتید مطالبتون هم خیلی کامل بود
تشکر
mahshaaaaaaaareeeeee mer333333000000000 😀