شارژ خازن

وسایل آزمایش:

خازن،ولت متر دیجیتال با مقاومت داخلی بیش از ۱۰ مگا اهم یا ولت متر الکترونیکی ،منبع تغذیه DC ،کلید تغذیه ای ،کرنومتر و سیم های رابط

الف)شارژ خازن:

هرگاه دو سر یک خازن را مستقیما به دو قطب یک منبع ولتاژ مستقیرم وصل کنیم خازن فوری شارژ می شود. اما اگر دو سر خازنی را توسط یک مقاومت به منبع ولتاژ اتصال دهیم خازن پس از مدتی که بستگی به مقدار مقاومت مدار و ظرفیت خازن دارد شارژ شده برابر ولتاژ منبع می گردد. در شکل زیر خازن C توسط مقاومت R به منبع ولتاژ مستقیم E اتصال دارد.

با بستن کلید K جریانی در مدار برقرار می شود و این جریان تا وقتی که ولتاژ Vc برابر E گردد وجود دارد.رابطه ولتاژی مدار را به شرح زیر می نویسیم:

رابطه۱: E=IR+Vc

E=IR+q/C

E=IR+1/C ∫Idt

از حل معادله فوق مقدار جریان مساوی می شود

 

[vip-members]

رابطه ۲: I=(R/E)e-t/RC

با قرار دادن مقدار I از رابطه I=(R/E)e-t/RC در رابطه E=IR+Vc نتیجه می شود:

رابطه ۳:

VC=E(1-e-t/RC ) و یا VC=E-Ee-t/RC

این رابطه نشان می دهد که ولتاژ شارژ خازن به صورت نمایی تغییر می کند و منحنی تابع فوق به صورت شکل زیر می باشد.
منحنی تابع 3

منحنی تابع 3

حاصلضرب RC را زمانی ثابت زمانی می گویند که با قرار دادن t=RC در رابطه فوق مقدار VC=0/63t می شود.

در مورد جریان شارژ خازن در رابطه ۲ در زمان t=0 جریان بیشترین مقدار یعنی I=T/R را داراست و با گذشت زمان که خازن شارژ می شود جریان در مدار کاهش می یابد تا در t=∞ جریان به صفر می رسد چنانچه در رابطه ۲ مقدار t=RC را قرار دهیم حاصل می شود:

رابطه ۴:

I=(E/R)e-t/RC

I=I0e-1→I=0/37I0

لذا می توان نتیجه گرفت که RC زمانی است که طول می کشد تا جریان مدار به ۰/۳۷ مقدار اولیه برسد.

روش کار:

شکل زیر مداری با استفاده از یک منبع DC کلید دو طرفه ،خازن الکترولیتی،ولت متر دیجیتالی تشکیل داده کلید را در وضعیت ۱ قرار می دهیم

مدار شارژ و دشارژ خازن
و ۲۰ ثانیه به ۲۰ ثانیه درجات ولت متر را یادداشت و در جدول یادداشت می کنیم.چون E=VR+VC است پس VC=E-VR می شود،لذا با قرار دادن مقدار E و VR در هر لحظه مقدار VC را در جدول یادداشت می کنیم .برای این که دقت لازم در آزمایش را داشته باشیم و خطا های آزمایش را به حداقل برسانیم همزمان با زدن کرنومتر کلید K را به حالت ۱ وصل می کنیم و بلافاصله عدد ولت متر را می خوانیم .در آغاز چون هنوز خازن شارژ نشده ولتاژی که ولت متر نشان می دهد همان ولتاژ دو سر منبع می باشد یعنی در t=0 مقدار VC=0 است اما به مرور زمان خازن شارژ شده و در نتیجه از ولتاژ مقاومت ولت متر کاسته شده به ولتاژ خازن افزوده می گردد لذا در هر لحظه VR=E-VC را نشان می دهد.

[/vip-members]

 

1
  مطالب مرتبط

نظر

  1. غزل  آذر 15, 1392

    دیدگاهی ندارم

     پاسخ"  

افزودن نظر