利用电容器放电测电容实验方法

【目的和要求】

　　深入理解电容概念，掌握利用电容器通过高电阻放电测电容的方法，学会计算曲线下面积的方法。

【仪器和器材】

　　学生电源（J1202型或J1202－1型），直流电压表（J0408型或J0408－1型），检流计（J0409型或J0409－1型），滑动变阻器（J2354－1型），简式电阻箱（J2362－< /SPAN>1型），电解电容器（25伏，470－1000微法），单刀开关2个（J2352型），停表，导线若干。

【实验方法】

　　1．按图4．3－1连接好电路，滑动变阻器R′先调在输出电压最小的位置，电阻箱R调至最大阻值，并串接一个定值电阻，使放电电阻的总阻值大约在10－12千欧左右。电源电压选择6伏稳压输出。接通电源后，调节滑动变阻器R′，使电压表示数为某一确定值（如2．5伏），然后闭合开关S，给电容器充电。当电容器两端电压U。到达某一稳定电压U时，充电完毕。记下此时的电压表和检流计的示数。

　　2．断开开关S′和S同时开始计时，这时电容器通过电阻R放电，放电电流i_C随时间< SPAN lang=EN-US>t的增加而减小，每间隔5秒读取并记录一次检流计的电流值，直到电流消失为止。将测量结果记入下表。

　　3．以放电电流为纵坐标，放电时间为横坐标，在坐标纸上作充电电压为U₁＝25伏时的实验曲线。图4．3－2所示为一次实验所得曲线。

　　4．计算实验曲线与坐标轴所围图形的面积，即可求出电容器在充电结束时所带的电量。具体计算方法是：首先，以坐标纸上0．5×0．5厘米²的一个小方格作为面积计量单位，数出实验曲线下有多少完整的小方格。对于曲线通过其中的小方格，凡曲线下的部分超过该格一半面积的记为一个小方格，不足一半的则舍去不计，这样可得到曲线下包含的小方格数。其次确定每个小方格所对应的电量值，如纵轴的每一小格为10微安，横轴的每一小格为5秒，则每个小方格所表示的电量值为q＝10微安×5秒＝50×10^－6库仑。最后由曲线下的方格数与q的乘积即可得到电容器所带电量Q。

　　5．由电容器的电容计算公式，可计算出电容值

C＝Q／U

　　6．改变电容器的充电电压（如U＝3伏，3．5伏）重复上述实验步骤，求出电容器的电容值（这些值应大体相近，请思考这是为什么？），再取平均值，即能准确测出电容 。