Kondenzátor

Kondenzátor je elektrotechnická součástka, která umožňuje uchovávat energii v podobě elektrického pole. Je tvořena dvěma vodivými elektrodami oddělenými izolující vrstvou. Základní charakteristikou kondenzátoru je kapacita.

Cílem této aktivity je prozkoumat základní vlastnosti kondenzátoru. K realizaci budete potřebovat kondenzátor o kapacitě 1 mF, stejnosměrný zdroj 6 V, voltmetr, přepínač, modrou a červenou LEDku, signální žárovku 6 V, spínač, vodiče.

Nabíjení kondenzátoru

Vybijte kondenzátor propojením jeho svorek vodičem.

Voltmetrem změřte napětí na zdroji.

Sestavte obvod podle schématu 18.8. Používáte-li elektrolytický kondenzátor, dejte pozor na polaritu jeho svorek. Prostřednictvím voltmetru sledujte napětí na svorkách kondenzátoru po přepnutí přepínače z polohy ② do polohy ① a pak po přepnutí z polohy ① zpět do polohy ②. Pozorované děje vysvětlete.

Energie nabitého kondenzátoru

Energie nabitého kondenzátoru se počítá podle vztahu \(\mathcal{E}=\frac12CU^2\). Jakou energii uchovává váš nabitý kondenzátor?

Vybíjení přes diodu a žárovku

Do předchozího obvodu zapojte červenou LEDku – viz následující schéma 18.9.

Nejdříve kondenzátor nabijte (přepínač v poloze ①). Potom nabitý kondenzátor připojte k diodě (přepínač v poloze ②) a sledujte jas diody a napětí na kondenzátoru.

Pokus opakujte s modrou LEDkou a se signální žárovkou.

Průběh a výsledek pokusu vysvětlete.

Vybíjení přes rezistor

Pokud máte k dispozici voltmetr řízený počítačem se vzorkovací frekvencí alespoň 1 000 Hz, můžete prozkoumat, jak probíhá vybíjení přes zátěž s konstantním odporem.

Nejdříve kondenzátor nabijte (přepínač v poloze ①). Potom nabitý kondenzátor připojte k rezistoru (přepínač v poloze ②) a současně spusťte měření napětí na kondenzátoru.

Použijte postupně rezistory o odporu 1000 Ω, 470 Ω, 100 Ω.

Délka měření stačí 5 s, doporučujeme spouštět měření triggerem.

Vysvětlete, jak závisí rychlost vybíjení na odporu a proč nedojde k vybití okamžitě.

Pokud nemáte k dispozici voltmetr řízený počítačem, můžete analyzovat experimentální křivky v následujícím obrázku.