Краткая теория.
Конденсатором называется система, состоящая из двух проводников, разделенных слоем диэлектрика, в которой обеспечивается сильное взаимодействие полей, созданных накопленными на этих проводниках зарядами. Проводники, образующие конденсатор, называются обкладками. В зависимости от формы обкладок, конденсаторы бывают сферические, цилиндрические, плоские. За заряд конденсатора принимается заряд одной обкладки, взятый по абсолютной величине.Конденсаторы широко используются в различных областях техники: в электронике, электротехнике, энергетике. В электронно-вычислительной машине их содержится десятки и сотни тысяч. В горном деле энергозаряженный конденсатор используется при взрывных работах для воспламенения детонаторов. На импульсном выделении энергии при разряде конденсаторов основан метод электрогидравлической очистки скважин. В обогащении полезных ископаемых конденсаторы находят применение при электросепарации слабомагнитных руд. В состав электронных геофизических приборов конденсаторы входят в качестве одной из составных частей. Разрабатываются специальные конструкции конденсаторов для работы во взрыво и пожароопасных условиях.
Емкостью конденсатора называется скалярная физическая величина, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд и численно равная заряду, который изменяет потенциал между обкладками на 1В.
(2.1)
Разность потенциалов может быть измерена вольтметром. Емкость конденсатора зависит от формы и размеров его обкладок и диэлектрической проницаемости диэлектрика. Единицей измерения электрической емкости в системе СИ является фарад (Ф=Кл/В).
Емкость конденсатора может быть измерена различными методами. В данной работе использован метод, основанный на измерении накопленного конденсатором заряда.При этом для определения емкости неизвестного конденсатора Сх собирают цепь по рис. 1.
При подключении к источнику питания конденсатор заряжается. Заряд, накапливаемый на обкладках конденсатора, при неизменном значении разности потенциалов Е пропорционален его емкости.
(2.2)
| Рисунок 1. Схема электрической цепи для определения емкости конденсатора. |
Сх - конденсатор неизвестной емкости;
Е - источник питания, служащий для зарядки конденсатора до разности потенциалов, равной ЭДС источника ( 
=Е);
ò - интегратор тока;
Ри-кнопка разряда интегратора;
S1-переключатель, позволяющий подключать конденсатор к источнику питания Е при зарядке и к интегратору при разрядке.
При включении заряженного конденсатора к интегратору, который, в свою очередь, подключен к вольтметру, в цепи интегратора протекает ток,убывающий во времени. По определению, сила тока
(2.3)
Напряжение на выходе интегратора пропорционально интегралу от силы тока, протекающего через него, т.е. заряду:
(2.4)
где b-постоянная интегратора (она неизвестна). Напряжение Uxизмеряется вольтметром. Поскольку используемый в данной работе интегратор не является идеальным, происходит его самопроизвольный разряд по окончании процесса интегрирования. Поэтому в качестве Ux следует принимать максимальное значение показаний на табло вольтметра. Кнопка Ри на интеграторе предназначена для его принудительного разряда и подготовки прибора к новому измерению. Сопоставляя формулы (2.2) и (2.4), получаем:
(2.5)
В полученном выражении постоянная интегратора b и разность потенциалов на конденсаторе Е являются неизвестными. Поэтому только на основании (2.5.) определить Сх оказывается невозможным. Для того, чтобы избежать определения величин b и Е, в данной работе применяется хорошо известный метод калибровки. Включим вместо конденсатора Сх конденсатор с известной емкостью C1 и проведем аналогичные измерения. При этом на выходе интегратора получим отсчет U1 и по аналогии с (2.5) запишем:
(2.6)
Разделив друг на друга равенства (2.5) и (2.6), получим
(2.7)
где Ux и Ui - показания вольтметра при разряде неизвестного и известного конденсаторов соответственно (максимальные значения показаний на индикаторном табло), C1 - емкость известного конденсатора.