لذت فیزیک

قسمت اول: شارژ خازن

الف) اهم متر را به دو سر ولت متر زده و مقاومت دروني ولت متر ديجيتالي را يادداشت نماييد.

ب) دو سر خازن موردنظر را (که حدود 5 تا 10 ميکرو فاراد است) با يک سيم اتصال کوتاه نماييد.

ج) مدار زير را ببنديد.

د) حال کليد S و زمان سنج را همزمان استارت نماييد.

دقت کنيد با گذشت زمان عددي که ولت متر نشان مي دهد، رفته رفته کم مي شود؛ به عبارتي خازن در حال شارژشدن است.

ه) آزمايش را تا 200 الي 300 ثانيه ادامه دهيد و جدول زير را کامل کنيد. (V ولتاژي است که ولت متر در هر لحظه نشان مي دهد)

و) نمودار (V_c-t) رسم نماييد.

ز) از روي نمودار مقدار t را در ازاي 0.63E بدست آوريد وآن را يادداشت نماييد.

ح) عدد بدست آمده، ثابت زماني خازن نام دارد مقدار ظرفيت خازن را از روي ثابت زماني بدست آوريد. ( ثابت زماني خازن برابر R_vC است)

سوال:

1.  رابطه مربوط به شارژ خازن را اثبات کنيد.  

2. نقش ولتمتر را در مدار قسمت (ج) توضيح داده، بگوييد عددي را که نمايش مي دهد نشانگر چيست؟

3. ثابت زماني را تعريف کنيد و بگوييد چنانچه مقدار ثابت زماني آزمايش کوچک باشد چه مشکلي در ترسيم منحني شارژ خازن پيش مي آيد؟

4. چرا در ابتدا دو سر خازن را اتصال کوتاه مي کنيم؟

قسمت دوم: دشارژ خازن (تخليه بار از روي صفحات خازن)

الف) ابتدا خازن مورد نظر (5 الي 10 ميکرو فاراد) را به منبع تغذيه 20 ولت وصل کرده و چند ثانيه آن را در حالت شارژ قرار مي دهيم. اکنون V_C=20V است. قصد داريم آن را آرام آرام دشارژ کرده سپس منحني ان را رسم کنيم.

ب) مدار زير را ببنديد. (ولت متر با مقاومت دروني R_V را با کليد S و خازن سري کنيد)

ج) کليد S و زمان سنج را همزمان استارت نموده و جدول زير را کامل نماييد.

د) منحني V_C بر حسب t را رسم نموده و مقدار t را در ازاي 0.37E از روي منحني به دست آوريد.

ه) مقدار ظرفيت خازن را از رابطه     R_VC=ح  (ثابت زماني خازن) بدست آورده و با ظرفيت خازن در حالت شارژ مقايسه کنيد.

سوال:

1. نقش ولتمتر ديجيتالي را در مدار دشارژ خازن توضيح دهيد.

2. ثابت زماني خازن را در حالت دشارژ تعريف کنيد.

3. ظرفيت خازن 0.01nF مي باشد. مشخص نماييد ظرفيت اين خازن چند پيکوفاراد مي باشد.