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exp:common:jdcs [2021/10/19 11:32] 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。 | ||
| 行 59: | 行 60: | ||
| * 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>，总的分布电容需要通过拟合计算测出。 | * 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。 | ||
| - | * 调节上极板使其与下极板近似平行，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>。 | + | * 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）。 | + | * 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//（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）。 | + | * 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>）。 | + | * 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>。 | ||
| 行 72: | 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 80: | 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|}} | ||
| ====== 讨论区 ====== | ====== 讨论区 ====== | ||