[發(fā)明專利]定量探究平行板電容容量的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711185918.8
• 申請(qǐng)日: 2017-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107894535A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹雨晴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 曹雨晴
• 主分類號(hào): G01R27/26
• 分類號(hào): G01R27/26
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電容檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及定量探究平行板電容容量的方法。

背景技術(shù)

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子設(shè)備對(duì)其內(nèi)部元件的精度要求也越來(lái)越高，因此一些電子元件在使用前，經(jīng)常需要對(duì)其參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。電容作為無(wú)源器件，在電路中具有儲(chǔ)能、濾波、去耦等作用，在很多電子產(chǎn)品中，電容都是必不可少的電子元件，電容的容量是表示電容貯存電能大小的能力，是電容元件的一個(gè)重要參數(shù)，在傳統(tǒng)的教學(xué)電容容量檢測(cè)中采用的都是變定性探究，存在較大誤差，導(dǎo)致教學(xué)電容容量檢測(cè)不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理、使用方便的定量探究平行板電容容量的方法，它采用平行板結(jié)構(gòu)的檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)電容容量的定量探究，形象生動(dòng)的演示電容容量與中間介質(zhì)、電容板之間的距離以及電容面積的關(guān)系，使學(xué)生能夠充分理解電容與各參數(shù)之間的關(guān)系。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：定量探究設(shè)備包含U型絕緣支架、柵格條、電容板、導(dǎo)電夾子、數(shù)字萬(wàn)用表；所述的U型絕緣支架的左右內(nèi)部上固定有數(shù)個(gè)柵格條，相鄰柵格條之間的間距為10mm,且最下端柵格條與U型絕緣支架底部的間距為20mm；所述的柵格條之間插接有一對(duì)電容板，所述的電容板的邊緣通過(guò)帶有連接線的導(dǎo)電夾子與數(shù)字萬(wàn)用表連接。

定量探究平行板電容容量的方法，其特征在于：它的探究方法為：將帶夾子的導(dǎo)線插入數(shù)字萬(wàn)用表Cx插槽，量程選用2nF（納法），1nF＝1×10^-9F。實(shí)驗(yàn)時(shí)，平行板電容器插入絕緣支架的兩層，用夾子分別夾住平行板電容器的兩個(gè)邊緣，打開(kāi)數(shù)字萬(wàn)用表，直接讀取電容數(shù)值，變定性探究為定量探究；

01、探究電容C與極板間插入的電介質(zhì)有關(guān)時(shí)，把最大的一對(duì)平行金屬板插入支架最下面兩層，板間距離為2cm，保持正對(duì)面積不變，分別測(cè)量空氣介質(zhì)、玻璃介質(zhì)、石膏介質(zhì)、陶瓷介質(zhì)的電容并記錄數(shù)據(jù)，對(duì)照幾種常用的介電常數(shù)，學(xué)生可以清晰的了解平行板電容器電容大小與極板間插入的電介質(zhì)有關(guān)，電介質(zhì)的介電常數(shù)越大，電容越大；

02、探究電容C與板間距離d的關(guān)系，取一對(duì)平行金屬板插入絕緣支架下面兩層，構(gòu)造平行板電容器，板間距離2cm，保持空氣介質(zhì)與正對(duì)面積不變，依次增大板間距離為3cm、4cm、5cm……并測(cè)量、記錄對(duì)應(yīng)的電容數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示，隨著板間距離的增大，電容減小；另外，可以利用數(shù)據(jù)作C-1/d圖像并擬合直線，發(fā)現(xiàn)C與1/d的線性關(guān)系；繪成直線沒(méi)有通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，是由于導(dǎo)線間電容的影響，如果減掉這部分電容值（在“誤差”中輸入0.005nF進(jìn)行修正），擬合直線后的圖像能在誤差允許的范圍內(nèi)很好的反映出C與1/d的正比關(guān)系，也就是電容與板間距離d成反比；

03、探究電容C與正對(duì)面積S之間的關(guān)系，四對(duì)金屬板面積成倍數(shù)關(guān)系，取面積最小的兩塊金屬板，面積設(shè)為S，插入相鄰的兩個(gè)柵格中，板間距離1cm，介質(zhì)為空氣，測(cè)量并記錄電容數(shù)值，更換并依次測(cè)量2S、3S、4S情況下的電容，數(shù)據(jù)反映出面積加倍，電容加倍；作C-S圖像，擬合直線，消除誤差，圖像就能反映出C-S的正比關(guān)系！

以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在誤差允許的范圍內(nèi)，平行板電容器的電容與板間距離成反比，與正對(duì)面積成正比，與極板間插入的電介質(zhì)有關(guān)，且與介電常數(shù)是正相關(guān)關(guān)系。

采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明所述的定量探究平行板電容容量的方法，它采用平行板結(jié)構(gòu)的檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)電容容量的定量探究，形象生動(dòng)的演示電容容量與中間介質(zhì)、電容板之間的距離以及電容面積的關(guān)系，使學(xué)生能夠充分理解電容與各參數(shù)之間的關(guān)系。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明各電介質(zhì)的下所測(cè)得電容量表。

圖3是本發(fā)明表C與1/d的關(guān)系坐標(biāo)圖。

圖4是本發(fā)明誤差修正后C與1/d的正比關(guān)系坐標(biāo)圖。

圖5是本發(fā)明C-S的關(guān)系坐標(biāo)圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

U型絕緣支架1、柵格條2、電容板3、導(dǎo)電夾子4、數(shù)字萬(wàn)用表5。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。