电介质的介电常数ε(permittivity),亦称“电容率”,是表征电介质材料绝缘性的一个主要指标。真空的介电常数ε0是一个基本的物理学常量。它的定义为ε0=1/μ0c2. 电容(Capacitance)是指物体在单位电压下的能够储藏的电荷量,记为C,国际单位是法拉(F)。 电容的大小和电容器的几何形状、电容器中填充的材料的相对介电常数有关。 电容器是电子、电力领域中不可缺少的电子元件,广泛应用于各种电子产品中。
一.实验目的
二.实验要求
电介质是一种不导电的绝缘介质,在电场作用下会产生极化现象,从而在均匀介质表面上感应出束缚电荷,这样就减弱了外电场的作用。例如在充电的真空平行板电容器中,若两金属极板自由电荷密度分别为和,极板面积为S,两内表面间距离为d,而且,则电容器内部所产生的均匀电场的强度为 ,电容量为
(1)
式中为极板电量,为两金属极板间的电位差。当电容器充满了极化率为c的均匀电介质后,束缚电荷(面密度为±s)所产生的附加电场与原电场方向相反,故合成电场强度较为小。可以证明,
(2)
显然,由于极板上电量不变,而两极板的电位差下降,故电容量增大。式(2)中,称为电介质的相对介电常数,是一个无量纲的量。对于不同的电介质,值不同。因此,它是描写介质特性的物理量。公式(2)指明电容器中充满均匀电介质后,其电容量C为真空电容量的倍,故又称电容率。若分别测量电容器在填充介质前、后的电容量,即可根据式(2)推算该介质的相对介电常数。(请写出两极板不平行以及边缘效应对(2)式的修正情况。)
分布电容是指由非电容形态形成的一种分布参数。 带电电缆、变压器对地都有一定的分布电容,而分布电容大小取决于电缆的几何尺寸、电缆的长度和绝缘材料等,它由两个存在压差而又相互绝缘的导体所构成。
平行板电容器(上下两金属极板均为10cmx10cm,板间距通过鼓轮调节,调节范围为0-10mm,调节精度为0.01mm)、优利德UT601电容表、导线等。
平行板电容器
优利德UT601电容表
优利德电容表说明书
必做内容:
欢迎同学在此提问、讨论。 — 乐永康 2014/12/28 01:21
电容表是如何测量电容的? — 2015/10/16 12:44很好的问题,也是我非常想“考”学生的问题——不是真的要考试,而是希望通过这样的问题,引导大家去主动学习。这里我不给答案,希望大家自己去学习。给一些提示:电容是怎么定义的?是否可能确定电量Q来得出C?基础物理实验里,有LCR实验,基于这个原理来做自动测量仪器,需要哪些部件?我们在实验中使用的电容表,可能是这个原理吗?若是通过电量Q来测C,技术上怎么实现?对精度产生影响的是哪些因素? — 乐永康 2019/11/02 10:57
电容表测量电容原理可以参考http://www.51hei.com/bbs/dpj-124924-1.html中的小电容测量原理。—岑剡 2019/11/4 14:08实验装置第3幅图电容表的说明书-请问电容表测量电容时为什么是从小量程到大量程改变的呢? — 2019/9/28 12:44
测量大电容时电容表内电路中的电流会更大,这样做可以更好的保护电容表不被烧坏。—岑剡 2019/11/4 14:08鼓轮的不确定限值是多少? — 2020/11/13 15:19
鼓轮的不确定度限值为0.004mm—岑剡