Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,2017/2/7,#,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,3-24-1 RC,放电原理图,图 3-24-1 RC放电原理图,4,设初始条件为,t,=0,时,Q,=,Q,0,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,表示。其物理意义为当,t,=,=,RC,时,电容上的电量由,t,=0,时的,Q,0,下降到,0.368,Q,0,它决定放电过程的快慢。时间常数,越大,放电越慢,;,反之,越小,放电越快。当,t,=5,=5RC,时,Q,=0.005,Q,0,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,d,0,、,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,=,d,0,/e,的点,该点所对应的,t,值应等于,。因,=,RC,而,C,已知,即可求出,R,值。也可根据式,(3-24-4),作,ln,d,t,曲线图,由于,ln,d,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 3-24-3 dt曲线,8,图,3-24-4,ln,d,t,曲线,图 3-24-4 lndt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,R,x,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,R,0,和电容,C,并联。我们所测得的,R,实际上是待测电阻,R,x,和漏电阻,R,0,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Rx,10,四、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,S,1,调节,R,1,逐渐加大充电电压,使电容器充电后,S,2,由,A,端扳向,B,端时,电流计光标有,15,20cm,的偏转。,R,1,一旦调好后,在整个实验中保持不变。,四、实验内容,11,(4),将,S,2,扳向,A,端,使电容器充电。然后将,S,2,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,S,2,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,、,50 s,、,60 s,。,(5),由于冲击电流计工作在开路状态下,应利用阻尼开关,S,3,使光标迅速停在零点。,(6),测漏电阻,R,0,。去掉待测电阻,R,x,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,ln,d,值记入表,3-24-1,中。,表,3-24-1,测量数据记录表,分别作有,R,x,和无,R,x,时,两次放电的,ln,d,t,曲线图,并由斜率求出,R,和,R,0,由式,(3-24-5),计算出,R,x,。,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,Q,0,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,ln,d,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,