普通物理实验设计性实验方案实验题目：高阻放电法测电容器的电容班级：物理学2011级（2）班学号：2011433xxx姓名：梁勇指导教师：XXX凯里学院物理与电子工程学院2013年3月序言电容亦称作“电容量”，是指在给定电位差下的电荷储藏量，也就是表现电容器容纳电荷本领的物理量。记为C，国际单位是法拉（F）。电容从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质，可能电荷会永久存在，一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存，储存的电荷量则称为电容。电容的用途较广，是电子设备中大量使用的电子元件之一，是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、滤波、补偿、充放电、储能、隔直流、控制电路等方面的电路中。电容器的基本作用就是充电与放电，但由这种基本充放电作用所延伸出来的许多电路现象，使得电容器有着种种不同的用途，例如：在电动马达中，用它来产生相移；在照相闪光灯中，用它来产生高能量的瞬间放电等等。而在电子电路中，电容器不同性质的用途尤多，这许多不同的用途，虽然也有截然不同之处，但因其作用均来自充电与放电。一、实验原理电容的定义为：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值。即：QCU显然，通过上式我们可以看出对于电容器电容C的测量的关键在于式中的另外两个物理量——加在电容器两板间的电压U和电容器所带的电量Q。至于加在电容器两扳间的电压U，我们可以直接通过电压表来测量，但是电容器所带的电量Q就没那么容易去直接测量了，也就是说，要想测量电容器的电容，最大的困难就在于：如何测量电容器所带的电量Q。那么究竟用什么方法才能测得电容器所带的电量Q呢？下面我就由这两个问题谈谈我的一点看法。显然在实验中我们要想测量电容器所带的电量Q，只有让其放电才有办法将其显示出来，即Q=It，要测量I，我们可以选用仪器——电流计来显示，而要测量时间t我们则可以选用秒表来记录；但是，在电路中，如果电阻太小，则电流太大，导致放电时间太短，这样不便于我们观察和记录，故为了延长放电时间我们必须选择很大的电阻接到电路中来实现延长放电时间。这种方法，我们就叫它高阻放电法。其原理图如下图（图1）所示：原理分析：电容器的电容C=Q/U，先测定电容器充电结束后的电压U，再通过对高阻值电阻放电的过程测量放电时的电流I和时间t的关系。由于电路中的电压U会随着电量Q的减小而减小（由U=Q/C可知），同时电路中的电流I也会随着放电过程中电容器两板间的电压U的减小而减小（由I=U/R可知）。故电容器在放电过程中的不同时间段内的放电量并不相等，即Q=It并非一个恒量，也就是说I随时间t的变化关系为一曲线。显然，我们要求图1出电容所带的电量值绝对不能简单地记录一个或几个值和放电的总时间t然后用它们相乘再求平均值就可以的。要解决这一问题我们必须将放电时间分成无数个时间段，而每一小段时间内又可近似地看成电流I是恒定的，这样我们就可以求出其电量了，即微元法。解决这一问题的最好办法是图像法，如果我们在实验中认真记录多组I、t数据，然后用描点法在I——t图中绘出其相应曲线，则该曲线与两坐标所围成的面积就是电容器在放电过程中所放的电量Q。如果我们再将这一图绘到坐标纸上，则只要数数曲线与两坐标所围成的图形中的格数就可以了。二、实验步骤及测量方法1、实验仪器选择电源，待测电容，伏特表一个，小量程微安表一个，电阻箱，开关，导线。2、实验步骤（1）按图1所示电路接好实验电路（2）预放电a、接通开关S，电容器开始充电，并记录此时的电压值；b、断开开关S进行放电，同时开始计时，记录此次放电的总时间t；c、如果t太小，则改变电阻（增大阻值），并重复步骤a、b，使t足够大（t≥60s）。（3）、接通开关S，电容器开始充电，同时调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针偏转接近满偏刻度，记录下这时的电流表的示数I0、电压表的示数U0，而此时电流表的示数I0和电压表的示数U0分别是电容器放电的初始电流和初始电压。（4）、断开开关S（电容器开始放电），同时开始计时，每隔2秒或5秒测一次...
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