測量電容量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
發(fā)布時間:2019-07-13 17:21:05來源:
1電路進(jìn)行測量,選定一電壓值V,當(dāng)開關(guān)K扳到1處給電容器C充電后,再將開關(guān)K扳到2處時,電容器則通過與沖擊電流計(jì)形成的回路放電由于放電時電荷遷移,使得沖擊電流計(jì)線圈偏轉(zhuǎn),便可讀取dm.又由于電容器兩極之間的絕緣電阻非常高(1(0a以上),此時相當(dāng)于開路狀態(tài),所以直接引入沖擊電流計(jì)測出dm,再利用開路狀態(tài)的K值即可求得C.但此時還要考慮到一個阻尼系數(shù)的影響,如果選取沖擊電流計(jì)在臨界狀態(tài)下測量,K的誤差就可降到小于1%,使C值減小了由于測量系統(tǒng)帶來的誤差實(shí)際上,可以采用所示電路進(jìn)行測量,此時加了一個標(biāo)準(zhǔn)電容器C0.如果選擇這樣一個電壓當(dāng)阻值;將K扳向2處,這時C.對CG放電,使得沖擊電流計(jì)線圈偏轉(zhuǎn),記取比較大偏轉(zhuǎn)距離dm0;將K2扳向2,K3扳向1處,這時以電壓V2對Cx充電;將3扳向2,這時對免放電,使得沖擊電流計(jì)線圈偏轉(zhuǎn),記取比較大偏轉(zhuǎn)距離dmx.比較后將dm0,dmx分別代入(1)式可求得G. 3舉例根據(jù)前面所述的原理和測量步驟,利用一臺AC4/3型沖擊電流計(jì),并選取一標(biāo)準(zhǔn)電容器C0,按接線,測出一未知電容Cx的電容量平均dm?x 3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與誤差分析3.21誤差估算從可知,誤差主要來自三部分,第一部分AC0屬于系統(tǒng)誤差,第二部分△,第三部分¥均為偶然誤差。
因?yàn)镃0選用精度為0.5級的標(biāo)準(zhǔn)電容,則偶然誤差主要是來自對沖擊電流計(jì)標(biāo)尺的讀數(shù)誤差。根據(jù)不確定度的合成公式,分別求出△dmx,△dm0.一般情況,而△儀取標(biāo)尺比較小分度的0即可,則可通過計(jì)算dm的標(biāo)準(zhǔn)偏差求得。
對于△dmx下,先對C0充電,然后通過CG放電,從而測量出沖擊6(6?電流計(jì)比較大偏轉(zhuǎn)距離dm0. =.-3對于Adm0飛誤差總合成:3.2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果將前面測得的*m0和*mx代入(1)式可求得Cx=由誤差總合成求得比較后結(jié)果為:3.2.3比較分析在誤差的估算中,我們利用了不確定度的合成如果簡單地使用算術(shù)合成公式,即結(jié)果顯然是把誤差夸大了。
從(2)式第二三項(xiàng)誤差的計(jì)算中我們看到反映的只是沖擊電流計(jì)標(biāo)尺讀數(shù)之比,因?yàn)锳*"= Q/K=與沖擊電流計(jì)的閉路(或開路)沖擊常數(shù)K無關(guān),而且dm0和dmx的測量采用了左右偏轉(zhuǎn)取平均值的方法,比較后結(jié)果相除,這就大大減少了系統(tǒng)的誤差。
這里值得注意的是,在調(diào)節(jié)選取測量電壓V1和V2或電源電路E,Rh)時,先要對沖擊電流計(jì)回路的阻值作一估算,并根據(jù)C0,G的大約范圍作一粗選,使得試測時不能讓沖擊電流計(jì)的dm偏轉(zhuǎn)過大,否則會損壞沖擊電流計(jì)。
4結(jié)束語從實(shí)驗(yàn)測量的情況和誤差的分析來看,這種方法是可以較準(zhǔn)確地測量出未知電容的電容量的。通過此簡單易掌握的實(shí)驗(yàn)方法,可以進(jìn)一步掌握沖擊電流計(jì)的使用方法和加深理解電容的概念在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)中,也可以將此實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法作為設(shè)計(jì)性或開放性實(shí)驗(yàn)要求留給學(xué)生,從而幫助學(xué)生開闊視野和拓寬思維,提高基本技能素質(zhì),為培養(yǎng)適應(yīng)性更強(qiáng)的工程技術(shù)人才而打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)