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exp:common:jdcs [2021/10/14 09:46] cenyan [实验内容] |
exp:common:jdcs [2022/03/28 21:09] (当前版本) cenyan [实验目的与要求] |
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行 14: | 行 14: | ||
- 掌握一种测量[[exp:common:Capacitance|电容]]的方法; | - 掌握一种测量[[exp:common:Capacitance|电容]]的方法; | ||
- 学习建立合适的理论模型对实验现象和规律进行分析,并针对不同实验条件使用不同的简化理论模型; | - 学习建立合适的理论模型对实验现象和规律进行分析,并针对不同实验条件使用不同的简化理论模型; | ||
+ | - 设计实验定量研究影响电容器数值的影响因素,比如两极板是否平行; | ||
- 学会使用自定义函数进行拟合数据。 | - 学会使用自定义函数进行拟合数据。 | ||
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- 研究平板电容器的电容量//C//与极板间距//d//的关系。 | - 研究平板电容器的电容量//C//与极板间距//d//的关系。 | ||
* 写出平板电容器上下极板间距//d//的定义和//d//和鼓轮读数<m>TT</m>的关系(<m>TT</m>在什么范围内该关系才能成立?观察鼓轮如何改变下极板的位置来进行判断)。 | * 写出平板电容器上下极板间距//d//的定义和//d//和鼓轮读数<m>TT</m>的关系(<m>TT</m>在什么范围内该关系才能成立?观察鼓轮如何改变下极板的位置来进行判断)。 | ||
- | * 测量导线分布电容<m>C_{dis}</m> | + | * 测量导线分布电容<m>C_{dis}</m>,总的分布电容需要通过拟合计算测出。 |
- | * 利用电容突变法多次测量鼓轮零点<m>TT_{0}</m>(鼓轮零点的测量精度要求为±0.002mm)。 | + | * 调节上极板使其与下极板近似平行,利用电容突变法多次测量鼓轮零点<m>TT_{0}</m>(鼓轮零点的测量精度要求为±0.002mm,电容测量档位使用2nF或2000pF档)(建议完成时间小于10分钟)。 |
- | * 利用游标卡尺多次测量上下极板四对顶点的间距,计算<m>theta</m>。 | + | * 利用游标卡尺多次测量上下极板四对顶点的间距,计算<m>theta</m>(建议完成时间小于15分钟)。 |
- | * 利用电容表测量不同间距//d//所对应的电容量//C//(//d//的测量范围如何选取?参考值为0.100mm到10.000mm//d//的测量顺序应由大到小还是由小到大?//d//的测量数值分布是否为均匀分布?应采取什么样的分布即//d//较小时应密集分布还是稀疏分布?测量时<m>TT</m>的取值可取小数点后第三位为0时的数值,如1.150mm)。 | + | * 利用电容表测量不同间距//d//所对应的电容量//C//(测量不同大小电容//C//时,需要用合适档位进行测量,如小于200pF的电容用200pF档位进行测量。//d//的测量范围如何选取?参考值为0.100mm到10.000mm。//d//的测量顺序应由大到小还是由小到大?//d//的测量数值分布是否为均匀分布?应采取什么样的分布即//d//较小时应密集分布还是稀疏分布?测量时<m>TT</m>的取值可取小数点后第三位为0时的数值,如1.150mm)(建议完成时间小于30分钟)。 |
+ | * 设计实验验证倾角效应的影响(选择合适的上下极板的夹角<m>theta</m>,参考值0.01,//d//的测量范围如何选取?参考值为0.100mm到1.000mm。需要重新测量鼓轮零点和上下极板的夹角<m>theta</m>。)(建议完成时间小于50分钟)。 | ||
* 设计实验验证边缘效应的影响(选择合适的上下极板间距//d//)。 | * 设计实验验证边缘效应的影响(选择合适的上下极板间距//d//)。 | ||
- | - 研究平板电容器电容值//C//和两平板重叠面积//S//的关系,并计算真空介电常数<m>varepsilon_{0}</m>(注意不同板间距//d//对理论建模的影响)。 | + | - 研究平板电容器电容值//C//和两平板重叠面积//S//的关系,并计算真空介电常数<m>varepsilon_{0}</m>(注意不同板间距//d//对理论建模的影响,建议在上下极板的夹角<m>theta</m>为0时进行测量,可在验证倾角效应实验之前完成)(建议完成时间小于10分钟)。 |
- | * 测量3个不同板间距//d//时的,//C//和//S//的关系。(//d//的参考值分别为1.000mm、2.000mm、7.000mm;上下极板正对面积//S//可通过平移下极板来改变,平移步长的建议值为10.0mm) | + | * 测量//C//和//l//的关系。(//d//的参考值分别为2.000mm;上下极板正对面积//S//可通过平移下极板来改变,平移步长的建议值为10.0mm)。 |
- | 实验报告: | + | =====实验报告===== |
- 对实验测量结果分区间进行理论建模,画图拟合计算真空介电常数<m>varepsilon_{0}</m>,并将计算结果和<m>varepsilon_{0}</m>的理论值比较以确定模型和所使用参数的准确性,参数包括分布电容<m>C_{dis}</m>、鼓轮零点<m>TT_{0}</m>和两极板的夹角<m>theta</m>。 | - 对实验测量结果分区间进行理论建模,画图拟合计算真空介电常数<m>varepsilon_{0}</m>,并将计算结果和<m>varepsilon_{0}</m>的理论值比较以确定模型和所使用参数的准确性,参数包括分布电容<m>C_{dis}</m>、鼓轮零点<m>TT_{0}</m>和两极板的夹角<m>theta</m>。 | ||
- 定量分析鼓轮零点和两极板的夹角<m>theta</m>的不确定性对理论建模带来的影响。 | - 定量分析鼓轮零点和两极板的夹角<m>theta</m>的不确定性对理论建模带来的影响。 | ||
行 71: | 行 73: | ||
- 平板电容和电容表使用前应短路放电。 | - 平板电容和电容表使用前应短路放电。 | ||
- 连接电容表的测试导线不能长时间短接在一起(该条件包含测试导线通过上下极板进行短接的情况。)(建议小于1//s//)。 | - 连接电容表的测试导线不能长时间短接在一起(该条件包含测试导线通过上下极板进行短接的情况。)(建议小于1//s//)。 | ||
+ | - 利用电容突变法测量鼓轮零点时,当上下极板接触时,电容值会发生突变,此时应将电容表关闭,再记录鼓轮零点的读数。 | ||
- 电容表使用前应在未插入测试导线时开路调零。 | - 电容表使用前应在未插入测试导线时开路调零。 | ||
- 调节鼓轮读数前,应确保鼓轮旁的固定旋钮处于未旋紧状态。 | - 调节鼓轮读数前,应确保鼓轮旁的固定旋钮处于未旋紧状态。 | ||
行 79: | 行 82: | ||
- 贾玉润、王公治、凌佩玲主编,大学物理实验,上海:复旦大学出版社,1985年 | - 贾玉润、王公治、凌佩玲主编,大学物理实验,上海:复旦大学出版社,1985年 | ||
+ | - 实验模型的修正思路{{:exp:common:平行板电容思路.png?400|}} | ||
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