1电路进行测量,选定一电压值V,当开关K扳到1处给电容器C充电后,再将开关K扳到2处时,电容器则通过与冲击电流计形成的回路放电由于放电时电荷迁移,使得冲击电流计线圈偏转,便可读取dm.又由于电容器两极之间的绝缘电阻非常高(1(0a以上),此时相当于开路状态,所以直接引入冲击电流计测出dm,再利用开路状态的K值即可求得C.但此时还要考虑到一个阻尼系数的影响,如果选取冲击电流计在临界状态下测量,K的误差就可降到小于1%,使C值减小了由于测量系统带来的误差实际上,可以采用所示电路进行测量,此时加了一个标准电容器C0.如果选择这样一个电压当阻值;将K扳向2处,这时C.对CG放电,使得冲击电流计线圈偏转,记取最大偏转距离dm0;将K2扳向2,K3扳向1处,这时以电压V2对Cx充电;将3扳向2,这时对免放电,使得冲击电流计线圈偏转,记取最大偏转距离dmx.最后将dm0,dmx分别代入(1)式可求得G. 3举例根据前面所述的原理和测量步骤,利用一台AC4/3型冲击电流计,并选取一标准电容器C0,按接线,测出一未知电容Cx的电容量平均dm―x 3.2实验结果与误差分析3.21误差估算从可知,误差主要来自三部分,第一部分AC0属于系统误差,第二部分△,第三部分¥均为偶然误差。
因为C0选用精度为0.5级的标准电容,则偶然误差主要是来自对冲击电流计标尺的读数误差。根据不确定度的合成公式,分别求出△dmx,△dm0.一般情况,而△仪取标尺最小分度的0即可,则可通过计算dm的标准偏差求得。
对于△dmx下,先对C0充电,然后通过CG放电,从而测量出冲击6(6―电流计最大偏转距离dm0. =.-3对于Adm0飞误差总合成:3.2.2实验结果将前面测得的*m0和*mx代入(1)式可求得Cx=由误差总合成求得最后结果为:3.2.3比较分析在误差的估算中,我们利用了不确定度的合成如果简单地使用算术合成公式,即结果显然是把误差夸大了。
从(2)式第二三项误差的计算中我们看到反映的只是冲击电流计标尺读数之比,因为A*"= Q/K=与冲击电流计的闭路(或开路)冲击常数K无关,而且dm0和dmx的测量采用了左右偏转取平均值的方法,最后结果相除,这就大大减少了系统的误差。
这里值得注意的是,在调节选取测量电压V1和V2或电源电路E,Rh)时,先要对冲击电流计回路的阻值作一估算,并根据C0,G的大约范围作一粗选,使得试测时不能让冲击电流计的dm偏转过大,否则会损坏冲击电流计。
4结束语从实验测量的情况和误差的分析来看,这种方法是可以较准确地测量出未知电容的电容量的。通过此简单易掌握的实验方法,可以进一步掌握冲击电流计的使用方法和加深理解电容的概念在大学物理实验课的教学中,也可以将此实验内容和方法作为设计性或开放性实验要求留给学生,从而帮助学生开阔视野和拓宽思维,提高基本技能素质,为培养适应性更强的工程技术人才而打下坚实的基础