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时间:2018-10-14
《定量研究平行板电容器c和s、d之间的关系》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、定量研究平行板电容器C和S、d之间的关系高中演示实验中,“研究影响平行板电容器电容的因素”实验条件要求比较苛刻,不易做成功,本实验采用数字多用电表进行研究,操作方便,现象明显,结论准确.1.实验器材BS471101型的数字多用电表、平行板电容器、Excel软件、电介质、金属板、导线若干2.教材实验存在的不足之处教材中,“研究影响平行板电容器电容的因素”一实验,电容变化是靠静电计指针张角变化来确定的.但是影响静电计指针张角变化的因素有很多,比如:①平行板电容器的电容的变化量AC;②电路中的分布电容(即静电计的电容
2、C计和连接静电计和平行板电容器的导线的电容C线);③静电计的U-Q显示特性曲线等因素有关.并且实验能否成功,还和静电计指针的初始角度、电容器极板间的距离、电容器极板的带电量、实验环境空气的湿度等因素有关,实验很难成功.所以很多教师对于该实验是能避则避,基本上都采用口头讲解再加习题巩固的方式来强化学生的记忆.3.数字多用电表应用于实验本实验采用的是BS471101型的数字多用电表,优点在于电容器不需要带电,从而使实验条件更易实现;其次,数字多用电表代替静电计,实验结果更加明显;再次,有电容档位,可以直接读出平行板
3、电容器的电容值,故可以用来定量研究平行板电容器的电容C和S、d之间的关系.4.定性研究影响平行板电容器电容的因素(1)保持两板间的正对面积不变,增加两板间的距离,观察电容值的变化;(明显变小)(2)保持两板间距离不变,减小两板间的正对面积,观察电容值的变化;(明显变小)(3)保持两板间的正对面积及两板间的距离不变,观察插入电介质时电容值的变化;(明显变大)(4)保持两板间的正对面积及两板间的距离不变,观察插入金属板时电容值的变化.(明显变大)3.定量研究C和d之间的关系由于两金属板很难保证完全平行,所以在测量两
4、板间距离时,采用测量上、下、左、右四处的距离,取其平均值为两板间的距离,并记录相应的电容值,数据见表1:用Excel软件作出C-d图研究C和d之间的关系,如图1,从图像中很容易发现当d增大时,平行板电容器的电容C减小,类似于反比关系.进一步作出C-d-1图,如图2,可进一步得出电容C和两板间距离的倒数成正比,即电容C和两板间距d成反比.4.定量研究电容C和正对面积S的的关系本实验采用的是圆形的平行板电容器,在研宄C和S之间的关系时,需要保证两板间距离d不变,实验中采用绝缘介质(如图3)的厚度为两板间的距离,并且
5、在绝缘介质上标出相应的角度,及两板间错开的距离.在两板间正对面积不是很小的情况下,可以用两板所重叠的阴影部分的面积作为其正对面积进行研究,如图4,令两板间错开的距离AB为X,两板边缘交点C,令ZC0102为e,金属板半径为r(如图5),则阴影部分的面积可以表示为S=2r20-x44r2-x,记录相关数据,见表2:3.实验结论平行板电容器的电容C与两板间的距离d成反比,与两板间的正对面积S成正比,当两板间插入电介质时,电容C将增大,插入金属板时,电容亦增大.
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