1. LABOATOJSKA VAJA Merjenje in uporaba me in priimek: azred: 4. b Šola: Gimnazija elje ener Menor: Boru Namesnik, prof. Daum izvedbe vaje: 17.12.29 1
VOD in POTEK DELA 1.a Polnjenje Kondenzaor priključimo preko upornika na vir enosmerne napeosi z napeosjo. Elekroliski kondenzaor, navadno je modre barve, smemo priključii le na en način; če pola zamenjamo, se izolirna plas poškoduje. Predposavimo, da je noranji upor vira napeosi mnogo manjši od upora in ga zao pri obravnavi ne upoševamo. S priiskom na ipko, kondenzaor spraznimo. Ko ipko spusimo, eče polnilni ok. Ker je kondenzaor v začeku ( = ) še prazen, seče v krogu olikšen ok, ko ga dopuščaa napeos in upor. Torej =. Pozneje, ko se kondenzaor nadalje polni, je napeos med njegovima ploščama nasprona napeosi vira, zao se ok v vezju zmanjšuje. Za časovno odvisnos oka = () dobimo eksponenni zakon ( ) = kjer je τ = časovna konsana. To je čas = τ, v kaerem ok pade na vrednos 1 = = 371,. e Ker se spreminja ok, se spreminja udi napeos na uporniku. Velja: = = = Ko je na uporniku napeos, je od celone napeosi na kondenzaorju napeos = τ, τ τ. = = 1 e τ τ. Napeos na kondenzaorju sprva hiro rase, nao vse počasneje. Teoreično bi se kondenzaor napolnil šele v neskončno dolgem času. Vendar je po času = 5 τ napeos na kondenzaorju že,99. Slika 1a: Vezalna shema polnjenja Slika 1b: Vezalna shema praznjenja Po sliki 1a zveži vezje, priisni ipko za kraek čas in opazuj časovni poek napeosi z volmerom. Podake zapisuj v abelo (s) (V). Nariši graf napeosi v odvisnosi od časa za 2
polnjenje in si dobro oglej, kako se napeos eksponenno približuje končni vrednosi. z grafa določi časovno konsano, er izračunaj kapacieo upoševajoč upor. Ali se vrednosi ujemaa? 1.b Praznjenje Če povežeš plošči nabiega kapaciee z upornikom, se a začne praznii. V krogu seče ok, ki se ako ko pri polnjenju manjša po eksponennem zakonu ( ) = τ. Napeos na uporu = je enaka napeosi na kondenzaorju. Torej = = τ = τ,kjer je = začena napeos na kondenzaorju. Seveda pa lahko eksponenno funkcijo z osnovo e nadomesimo s kako bolj nazorno osnovo, na primer z 2. Tedaj velja, c = 2 1 2 kjer konsana 1/2 pomeni čas, v kaerem začena napeos pade na vrednos /2. 1/2 imenujemo razpolovni čas. Zvezo med τ in 1/2 dobimo ako, da okrajšamo in logarimiramo enačbo τ. 2 1 2 = Tako velja τ = 1 2. ln2 Ker je τ =, lahko iz enačbe za c določimo neznano kapacieo. zberimo čas, v kaerem pade začena (maksimalna) napeos na kondenzaorju na primer na /e ali na /2. S preklopom sikala iz položaja 1 v položaj 2, glej sliko 1b, se začne kondenzaor praznii preko upornika. Hkrai s preklopom začni merii čas praznjenja. Napeos na kondenzaorju odčiavaj pri več časih. Nariši graf (). Na grafu poišči čase, kjer so napeosi (τ ) = /e, (2τ ) = /e 2 in ( 1/2 ) = /2. Pri znanem uporu iz vsakega časa izračunaj kapacieo in vrednosi primerjaj med seboj. Slika 2: Časovni poek napeosi pri praznjenju. Tangena iz očke na ordinani osi seka abscisno os pri času = τ. 3
Pripomočki: Elekroliski kondenzaor = 22 µf upornik = 47 kω volmeer usmernik ŠM 3 vezni plošči (polnjenje, praznjenje) vezne žice in šoparica Naloge: Opazuj polnjenje in praznjenje preko upornika in iz časovne konsane določi kapacieo. Opazuj časovni poek napeosi v odvisnosi od velikosi vgrajenega in velikosi bremena. EZLTAT Časovna konsana: Kapaciea : AZPAVA 1. Kako bi naraščala napeos na kondenzaorju, če bi bil ok ves čas isi? Naraščala bi enakomerno (linearno). 2. Ali noranji upor volmera na sliki 1b (v mojem primeru na sliki 2) vpliva na praznjenje? Da, ker je z upornikom vezan vzporedno, zao skupaj usvarjaa manjši upor, ko pa isi, ki smo ga dobili mi. 3. Ali poznaš še kakšen pojav, kjer je odvisnos med fizikalnima količinama eksponenna? Kaeri sa fizikalni količini? Kaj sa edaj spremenljivka in konsana v eksponenu? Pri dušenem nihanju ampliuda so s časom eksponenno pada so() = so e β, kjer je β fakor (konsana) dušenja, pa čas (spremenljivka). LTAATA 4
lasni zapiski in opažanja (usni vir prof. Borua Namesnika, 1.9.29 19.4.21, Gimnazija elje ener) Navodila za laboraorijsko vajo, Gimnazija elje ener (www.gcc.si) M. Hribar s sodelavci: Mehanika in oploa, sr. 1 16 5