ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Електрична ємність конденсатора чисельно дорівнює заряду, який треба надати конденсатору, щоб збільшити різницю потенціалів (напругу) на одиницю

, або .

Виміряти напругу досить легко. Вимірювання заряду провести набагато складніше. Для цього можна використати балістичний гальванометр.

Балістичний гальванометр – це гальванометр магнітоелектричної системи з підвищеним моментом інерції рухомої частини. Він служить для вимірювання кількості електрики при короткочасних імпульсах струму. Збільшення моменту інерції досягають прикріпленням до рухомої частини (рамки) звичайного гальванометра важків або збільшенням розмірів самої рамки, що призводить до збільшення моменту інерції. При вимірюваннях фіксують перше найбільше відхилення стрілки – балістичний відкид, після якого рухома частина повертається в положення рівноваги. Повертання рамки в положення рівноваги може супроводжуватись коливаннями. Саме перше найбільше відхилення пропорційне заряду, який пройшов через гальванометр. Через рухому котушку балістичного гальванометра струм повинен протікати протягом часу настільки малого, щоб вона не встигла істотно відхилитись від положення рівноваги. Рухома котушка починає переміщуватись внаслідок одержаного поштовху тоді, коли протікання струму вже практично припинилось. Таким чином рух котушки відбувається по інерції. Назва приладу походить від назви науки балістики – науки, яка вивчає рух тіла кинутого під кутом до горизонту (кулі, снаряда та ін.). Такі тіла також рухаються по інерції.

Чутливість балістичного гальванометра характеризують балістичною сталою. Балістична стала чисельно дорівнює заряду, який треба пропустити через гальванометр, щоб його рамка повернулась на одиницю (наприклад, 1 радіан,
1 градус або 1 поділка).

.

Ця формула справедлива тільки тоді, коли час протікання імпульсу струму через гальванометр набагато менше часу руху стрілки гальванометра до положення свого максимального відхилення.

Виразимо заряд і підставимо його в формулу ємності . Для конденсатора з невідомою ємністю В останній формулі дві невідомі і . Для того, щоб рівняння мало єдиний розв’язок невідома величина повинна бути одна, або треба записати систему двох рівнянь. Для того, щоб друге рівняння було лінійно незалежним від першого, треба провести фізичний дослід в інших умовах. Для цього використовують конденсатор з відомою ємністю . Його називають еталонним конденсатором. Якщо обидва конденсатора заряджати до однакової напруги, то можна скласти систему рівнянь

Звідси робоча формула ,

де: та – балістичний відкид для невідомого та еталонного конденсаторів, – ємність еталонного конденсатора.

 

На рисунку зображена схема електричного кола, яка використовується для визначення ємності конденсаторів. Напруга від джерела струму подається через перемикач S (положення 1) на конденсатор. Напругу можна змінювати і вимірювати вольтметром на панелі ВС-24. В положенні 2 перемикача S заряджений конденсатор підключається до балістичного гальванометра, світловий покажчик якого (“зайчик”) відхиляється при розрядженні конденсатора.