Разработка лабораторной работы "Измерение электроёмкости конденсатора и диэлектрической проницаемости бумаги (полиэтилена)"

Разработка лабораторной работы по физике в 10 классе
«Измерение электроёмкости конденсатора и диэлектрической
проницаемости бумаги (полиэтилена)»
подготовила
учитель физики
Николаева Галина Ивановна
2024
Лабораторная работа
Измерение электроёмкости конденсатора и диэлектрической проницаемости
бумаги (полиэтилена).
Оборудование и материалы
фольга (например, которую используют для кулинарии)
лист офисной бумаги или полиэтиленовая пленка
мультиметр для измерения электроемкости конденсатора
линейка, скотч
ножницы
ХОД РАБОТЫ.
В данной лабораторной работе предлагается:
1. Сделать конденсатор из двух листов фольги и трех листов бумаги или полиэтилена:
вырежьте из фольги две одинаковые полоски размером 20 х 6 см (размеры
можно увеличить) с одной «ножкой» (смотри рисунок). Они будут служить
пластинами конденсатора.
2. Измерив ширину и длину пластины, вычислите площадь пластин конденсатора.
3. Вырежьте из бумаги (или полиэтилена) три полоски размером 22х8 см. Они
будут служить диэлектриком.
4. Определите толщину бумажного (или полиэтиленового) листа. Для этого
возьмите стопку, состоящую из нескольких десятков листов, измерьте толщину
стопки и разделите на количество листов. Это будет расстояние между
обкладками конденсатора.
5. Скрутить эти полоски в рулон и скрепить скотчем.
6. «Ножки»-контакты отдельно друг от друга сжать и развести друг от друга в
противоположные стороны.
7. Ознакомьтесь с устройством мультиметра. Найдите функцию измерения
электроёмкости.
8. Прикоснитесь щупами мультиметра к контактам-«ножкам» собранного
конденсатора, измерьте электроёмкость.
9. Используя формулу электроёмкость конденсатора С=
εε
0
s
d
, выразите
диэлектрическую проницаемость ε бумаги.
10. Рассчитайте диэлектрическую проницаемость бумаги или пленки,
используемой для изготовления конденсатора.
где: площадь пластин S и толщина диэлектрика d измеряется линейкой в процессе
изготовления конденсатора;
ε
0
= 8,85 · 10
-12
Ф/м — электрическая постоянная.
11. При записи результатов измерений учитывайте точность измерительных
приборов.
12. Результаты измерений и вычислений заносим в таблицу
а,
длина
фольги
, м
в,
ширин
а
фольги
, м
d,
толщин
а листа,
м
абсолютная
погрешност
ь
S, площадь
пластины
конденсатор
а
м
2
С,
емкост
ь
конден-
сатора
Ф
погрешность
диэлектр.
проницаемости
а,
м
в,
м
d,
м
абсолю
т
∆ ɛ
относи
т
ɛɛ, %
1
Абсолютная и относительная погрешности см. учебник стр. 410 (Мякишев,
Буховцев, Сотский).
ɛ=
𝛥𝑎
𝑎
+
𝛥𝑏
𝑏
+
𝛥𝑑
𝑑
13. Ознакомьтесь с результатами, полученными другими участниками
лабораторной работы.
Интересно проверить:
13.1. Будут ли собранные участниками лабораторной работы конденсаторы (при
равных условиях) иметь примерно одинаковую электроёмкость?
13.2. Будут ли рассчитанные значения диэлектрической проницаемости бумаги
примерно равны?
14. Сформулируйте вывод.