实验放电法测高阻课件

实验

放电法测高阻

实验放电法测高阻1一、实验目的

(1)掌握RC放电的规律。

(2)了解冲击电流计的使用方法。二、实验仪器冲击电流计、电容箱、待测高值电阻、直流电源和放电开关等。

一、实验目的2三、实验原理

1.放电法测高阻放电法测高阻是将待测高阻与已知电容组成回路,在电容放电时测量电容上的电量(或电压)随时间的变化关系,从而确定高阻的阻值。如图3-24-1是RC放电原理图。当开关S扳向A时,电源E给电容C充电,当开关S由A扳向B时,电容C通过电阻R放电。设放电时间为t,则在t时刻电容C上的电量Q、电压U和RC回路中的电流I之间满足以下关系：三、实验原理3图3-24-1RC放电原理图图3-24-1RC放电原理图4设初始条件为t=0时,Q=Q0,则电容上电量随时间的关系:

即

(3-24-1)式中,RC称为时间常数,一般用τ表示。其物理意义为当t=τ=RC时,电容上的电量由t=0时的Q0下降到0.368Q0,它决定放电过程的快慢。时间常数τ越大,放电越慢;反之,τ越小,放电越快。当t=5τ=5RC时,Q=0.005Q0,可以认为放电基本结束。对上式取自然对数,有(3-24-2)设初始条件为t=0时,Q=Q0,则电容上电量随时间的关系5

2.用冲击电流计测电量在本实验中,用冲击电流计测出不同时刻电容器上的电量,以此来研究电量的变化规律。通过对RC电路放电规律的研究,可以测定R的阻值,测量电路如图3-24-2所示。

图

3-24-2冲击法测高阻电路图

2.用冲击电流计测电量图3-24-2冲击6图中的G为冲击电流计,用来测量脉冲电流所迁移过的电量。由于通过冲击电流计的电量Q与冲击电流计光标的第一次最大偏转距离d成正比(Q∝d),因此,式(3-24-1)、式(3-24-2)可改写为(3-24-3)

(3-24-4)式中,d0、d分别表示当t=0、t=t时,电流计光标的第一次最大偏转距离。以t为自变量,d为因变量,作如图3-24-3所示的d～t曲线。从曲线上找到d=d0/e的点,该点所对应的t值应等于τ。因τ=RC,而C已知,即可求出R值。也可根据式(3-24-4)作lnd～t曲线图,由于lnd与t成线性关系,所以曲线为一直线,如图3-24-4所示,其直线的斜率为 ,由此也可求出R值。图中的G为冲击电流计,用来测量脉冲电流所迁移过的电量。7图

3-24-3

d～t曲线图3-24-3d～t曲线8图

3-24-4lnd～t曲线

图3-24-4lnd～t曲线9由于电容器绝缘不太理想及各种漏电因素,即使去掉被测高阻Rx,电容器也要放电,这就相当于有一个漏电阻。这个漏电阻等效于一个超高阻R0和电容C并联。我们所测得的R,实际上是待测电阻Rx和漏电阻R0的并联。即有所以

(3-24-5)由于电容器绝缘不太理想及各种漏电因素,即使去掉被测高阻Rx10四、实验内容

(1)按图3-24-2连接线路。接通电流计的照明灯电源,在标尺下方的反射镜中找到光标,调节标尺,使光标指向零点。

(2)根据待测电阻Rx选择电容C值,使放电时间常数RC约为20s。

(3)接通电源开关S1,调节R1逐渐加大充电电压,使电容器充电后S2由A端扳向B端时,电流计光标有15～20cm的偏转。R1一旦调好后,在整个实验中保持不变。四、实验内容11

(4)将S2扳向A端,使电容器充电。然后将S2与A端断开,停在中间位置,同时按下秒表计时。当秒表到达放电时间t时,S2与B端接通,读出冲击电流计光标的第一次最大偏转读数d。放电时间t选取:0s、5s、10s、15s、20s、25s、30s、40s、50s、60s。

(5)由于冲击电流计工作在开路状态下,应利用阻尼开关S3使光标迅速停在零点。

(6)测漏电阻R0。去掉待测电阻Rx,不改变电路其他参数,测放电时间t=3、5、10、15、20、25、30s时,电流计光标的偏转d。(4)将S2扳向A端,使电容器充电。然后将S2与A端12五、数据处理将不同t时刻的d和lnd值记入表3-24-1中。表

3-24-1测量数据记录表

分别作有Rx和无Rx时,两次放电的lnd～t曲线图,并由斜率求出R和R0,由式(3-24-5)计算出Rx

。五、数据处理表3-24-1测量数据记录表13六、注意事项

(1)放电过程中不许用手接触任何导体部分，防止通过人体放电。

(2)所有放电过程均应从相同的Q0点开始，且必须保证充电电压不变。

(3)冲击电流计的零点必须稳定，否则光标的摆动会使d测量不准。

(4)冲击电流计采用动态读数，注意力应高度集中，估读到毫米位即可。六、注意事项14七、问题讨论

(1)用RC放电法测电阻时,应如何选择电容C值？

(2)由lnd～t曲线和d～t曲线都可以求出R值,哪种方法更好些？为什么？七、问题讨论15实验

放电法测高阻

实验放电法测高阻16一、实验目的

(1)掌握RC放电的规律。

(2)了解冲击电流计的使用方法。二、实验仪器冲击电流计、电容箱、待测高值电阻、直流电源和放电开关等。

一、实验目的17三、实验原理

1.放电法测高阻放电法测高阻是将待测高阻与已知电容组成回路,在电容放电时测量电容上的电量(或电压)随时间的变化关系,从而确定高阻的阻值。如图3-24-1是RC放电原理图。当开关S扳向A时,电源E给电容C充电,当开关S由A扳向B时,电容C通过电阻R放电。设放电时间为t,则在t时刻电容C上的电量Q、电压U和RC回路中的电流I之间满足以下关系：三、实验原理18图3-24-1RC放电原理图图3-24-1RC放电原理图19设初始条件为t=0时,Q=Q0,则电容上电量随时间的关系:

即

(3-24-1)式中,RC称为时间常数,一般用τ表示。其物理意义为当t=τ=RC时,电容上的电量由t=0时的Q0下降到0.368Q0,它决定放电过程的快慢。时间常数τ越大,放电越慢;反之,τ越小,放电越快。当t=5τ=5RC时,Q=0.005Q0,可以认为放电基本结束。对上式取自然对数,有(3-24-2)设初始条件为t=0时,Q=Q0,则电容上电量随时间的关系20

2.用冲击电流计测电量在本实验中,用冲击电流计测出不同时刻电容器上的电量,以此来研究电量的变化规律。通过对RC电路放电规律的研究,可以测定R的阻值,测量电路如图3-24-2所示。

图

3-24-2冲击法测高阻电路图

2.用冲击电流计测电量图3-24-2冲击21图中的G为冲击电流计,用来测量脉冲电流所迁移过的电量。由于通过冲击电流计的电量Q与冲击电流计光标的第一次最大偏转距离d成正比(Q∝d),因此,式(3-24-1)、式(3-24-2)可改写为(3-24-3)

(3-24-4)式中,d0、d分别表示当t=0、t=t时,电流计光标的第一次最大偏转距离。以t为自变量,d为因变量,作如图3-24-3所示的d～t曲线。从曲线上找到d=d0/e的点,该点所对应的t值应等于τ。因τ=RC,而C已知,即可求出R值。也可根据式(3-24-4)作lnd～t曲线图,由于lnd与t成线性关系,所以曲线为一直线,如图3-24-4所示,其直线的斜率为 ,由此也可求出R值。图中的G为冲击电流计,用来测量脉冲电流所迁移过的电量。22图

3-24-3

d～t曲线图3-24-3d～t曲线23图

3-24-4lnd～t曲线

图3-24-4lnd～t曲线24由于电容器绝缘不太理想及各种漏电因素,即使去掉被测高阻Rx,电容器也要放电,这就相当于有一个漏电阻。这个漏电阻等效于一个超高阻R0和电容C并联。我们所测得的R,实际上是待测电阻Rx和漏电阻R0的并联。即有所以

(3-24-5)由于电容器绝缘不太理想及各种漏电因素,即使去掉被测高阻Rx25四、实验内容

(1)按图3-24-2连接线路。接通电流计的照明灯电源,在标尺下方的反射镜中找到光标,调节标尺,使光标指向零点。

(2)根据待测电阻Rx选择电容C值,使放电时间常数RC约为20s。

(3)接通电源开关S1,调节R1逐渐加大充电电压,使电容器充电后S2由A端扳向B端时,电流计光标有15～20cm的偏转。R1一旦调好后,在整个实验中保持不变。四、实验内容26

(4)将S2扳向A端,使电容器充电。然后将S2与A端断开,停在中间位置,同时按下秒表计时。当秒表到达放电时间t时,S2与B端接通,读出冲击电流计光标的第一次最大偏转读数d。放电时间t选取:0s、5s、10s、15s、20s、25s、30s、40s、50s、60s。

(5)由于冲击电流计工作在开路状态下,应利用阻尼开关S3使光标迅速停在零点。

(6)测漏电阻R0。去掉待测电阻Rx,不改变电路其他参数,测放电时间t=3、5、10、15、20、25、30s时,电流计光标的偏转d。(4)将S2扳向A端,使电容器充电。然后将S2与A端27五、数据处理将不同t时刻的d和lnd值记入表3-24-1中。表

3-24-1测量数据记录表

分别作有Rx和无Rx时,两次放电的lnd～t曲线图,并由斜率求出R和R0,由式(3-24-5)计算出Rx

。五、数据处理表3-24-1测量数据记录表28六、注意事项

(1)放电