Op- og afladning af kondensator

Afl. dato:

Formål

Formålet med dette forsøg var at eftervise formlerne for op- og afladning af kondensatorer, og dermed formlen for kondensatorers halveringstid.

Forsøgsbeskrivelse

Opstilling

Forsøget bestod af to opladninger, samt to afladninger: 5V 5V

Materialer

Apparatur: Væsker / stoffer:  ADC tilsluttet PC  2k2 og 22k modstande  470µF kondensator  5V spændingsforsyning  Diverse ledninger

Fremgangsmåde

Opladningen foregik ved, at vi satte en modstand og en kondensator i serie. Derefter tilsluttede vi en ADC til kondensatorens to tilledninger. ADC står for ”Analog to Digital Converter”, hvilket betyder, at den analoge spænding omsættes til et digitalt signal, som en computer kan Afl. dato: forstå. Nu kunne vi sætte computeren til at måle spændingen over kondensatoren (U ) som funktion af tiden.

I hver måleserie foretog computeren 1.000 målinger, hvilket er et godt grundlag for en præcis (t, U )-graf, da tiden varierede mellem 10 og 100 sekunder. Når computeren var sat til at måle, sluttedes kontakten, så opladningen af kondensatoren begyndte. Efter godt og vel 5 var computeren færdig med målingerne, da kondensatoren så siges at være opladet.

Afladningen foregik ved, at vi først opladede kondensatoren til præcis 5V. Dette kræver en forsyningsspænding, der er anelse højere, da U aldrig når op på forsyningsspændingen.

Dette kommer jeg dog ind på senere.

Den opladede kondensator kortsluttedes nu gennem en modstand, mens computeren målte. Også hér stoppede målingen efter godt og vel 5.

Teori

Kondensatorens opbygning

En kondensator består grundlæggende af to ledende plader, der ikke har elektrisk kontakt. Disse kan være adskilt af luft eller et hvilket som helst isolerende materiale. Dette materiale kaldes undertiden et dielektrikum.

Kondensatoren kan ”gemme” en spænding i form af en ladning – altså en mængde elektroner. Dette skyldes, at elektronerne i de to metalplader kan ”flyttes” til den ene eller den anden side: Billedet til venstre viser en kondensator, der kunne komme direkte fra fabrikken. Der er nemlig lige mange frie elektroner i de to plader. Således kan der ikke måles noget spændingsfald over kondensatoren, da tilstanden er stabil.

På billedet til højre er kondensatoren tilsluttet en spændingsforsyning (gennem en modstand). Den positive pol er tilsluttet venstre side, hvorfor elektronstrømmen går fra venstre plade til højre (strømmen går jo fra plus til minus, men elektronerne strømmer modsat). Således bliver der et overskud af elektroner på højre side, mens der er underskud på venstre Afl. dato: side.