用冲击电流计测电容和高电阻 北京化工大学
用冲击电流计测电容和高电阻 北京化工大学
实验目的 1.掌握冲击电流计的使用方法; 2.掌握利用冲击电流计测量电容的实验方法 3.掌握利用冲击电流计测量高阻值电阻的实验方法。 二、实验仪器 直流稳压电源、直流数字电压表、DQ3型冲击电流 计、滑线变阻器、标准电容箱、待测电容盒、待测电阻 双刀电键等各一个;单刀电键两个;导线若干
一、实验目的 1．掌握冲击电流计的使用方法； 2. 掌握利用冲击电流计测量电容的实验方法； 3. 掌握利用冲击电流计测量高阻值电阻的实验方法。 二、实验仪器 直流稳压电源、直流数字电压表、DQ-3型冲击电流 计、滑线变阻器、标准电容箱、待测电容盒、待测电阻 盒、双刀电键等各一个；单刀电键两个；导线若干
、实验原理 1.测电容 用电压为U的稳压电源对电容器充电以后,经过冲击 电流(量)计放电可测出电量Q,即得电容C Q (1) 实验电路图如右图: 冲击电流计 K1为单刀开关;K2为电容 器的放电开关,用以保证充电 过程中电容器上没有残余电量; 刀双掷开关,即测量的选择开关,置左时,工作电 容器充电,置右时,电容器对冲击电流计放电
三、实验原理 1. 测电容 用电压为U 的稳压电源对电容器充电以后，经过冲击 电流（量）计放电可测出电量 Q，即得电容C ： 实验电路图如右图： K1为单刀开关；K2为电容 器的放电开关，用以保证充电 过程中电容器上没有残余电量； K3为双刀双掷开关，即测量的选择开关，置左时，工作电 路对电容器充电，置右时，电容器对冲击电流计放电。 (1) U Q C =
2.测高电阻 用可调压的稳压电源E对RC串联电路充电,则电容C 上电量Q的堆积不仅与充电电压U和常数RC有关,而且与 充电时间t有关。设从t0时开始充电,则在t时刻有: Q=CU (2) 继续充电时,由欧姆定律可知电量的增量为: 40 oAt(U-U)/RI 又由4Q=C∠U AU At 定时通电器 冲击电流计 得 U-U RC 其微分形式为: du dt K U-U RC
2. 测高电阻 用可调压的稳压电源E对RC串联电路充电，则电容C 上电量 Q的堆积不仅与充电电压U和常数RC有关，而且与 充电时间 t 有关。设从t=0时开始充电，则在t时刻有： Q = C U （2） 继续充电时，由欧姆定律可知电量的增量为： 又由 [( )/ ] Q t U0 −U R Q = C U RC t U U U = 0 − 得： 其微分形式为： RC dt U U dU = 0 −
则: ∫n.=n= dt U RC 积分后可得: Uo-U RC 再由(1)式可得: 2o-e RC 因此,有 R= C In 0-Q 式中Q是以电压U直接对C充电时测得的电量(或t→0 通过R对C充电的电量),Q为以电压U通过R、在 时t内对C充电的电量
= − V t RC dt U U dU 0 0 0 则： 积分后可得： 再由（1）式可得： RC t U U U = 0 − 0 ln RC t Q Q Q = 0 − 0 ln Q Q Q C t R − = 0 0 ln 式中Q0是以电压U0直接对C充电时测得的电量（或 时，通过R对C充电的电量），Q为以电压U0通过R、在 时间 t 内对C充电的电量。 t → 因此，有
四、实验步骤 1.测电容 (1)按照电路图接线,图中C处先用标准电容C,估 计并设置好各仪器的量程,请教师检查电路。 a.将各仪器接通电源,预热510min,此时K1、K2 和K3应断开 b接通K1,调好U,将开关K3倒左端,对C充电后 再倒右端放电,这时Q计所显示的就是放电时迁移的电量 Q01,记下此数据; C将K2闭合约3s,使C及Q计放尽残余电荷后,再 再将K倒向充电端,进行第二次测量。共测5次
1．测电容 （1）按照电路图接线，图中C处先用标准电容C0，估 计并设置好各仪器的量程，请教师检查电路。 a. 将各仪器接通电源，预热5—10min，此时K1、K2 和K3应断开； b. 接通K1，调好U0 ，将开关K3倒左端，对C0充电后， 再倒右端放电，这时Q计所显示的就是放电时迁移的电量 Q01，记下此数据； c. 将K2闭合约3s，使C0及 Q计放尽残余电荷后，再 断开。再将K3倒向充电端，进行第二次测量。共测5次。 四、实验步骤
(2)将标准电容C换成待测电容C31、C32、C3,重 复上述b、c步骤测Q1、Q2、Q3,各测5次。 (3)测量完毕,请教师签字后,按要求关闭各仪器, 再拆开电路并整理好仪器 2.测高电阻 (1)按照电路图接线,图中C处为标准电容C,估 计并设置好各仪器的量程,请教师检查电路。 a.将各仪器接通电源,预热5~10min,此时所有 ●电键应断开 b.改变滑线变阻器的滑动端,选取合适的充电电压。 关K3闭合,使电阻短路,按照测电容的b.、c步骤 测田边,测5次
（2）将标准电容C0换成待测电容Cx1、Cx2、Cx3，重 复上述b.、c.步骤测Q1、Q2、Q3，各测5次。 （3）测量完毕，请教师签字后，按要求关闭各仪器， 再拆开电路并整理好仪器。 2．测高电阻 （1）按照电路图接线，图中C处为标准电容C0，估 计并设置好各仪器的量程，请教师检查电路。 a. 将各仪器接通电源，预热5～10min，此时所有 电键应断开； b. 改变滑线变阻器的滑动端，选取合适的充电电压。 将开关K3闭合，使电阻短路，按照测电容的b.、c.步骤 测出Q0 ，测5次
C.将开关K3断开,分别取充电时间为3、4s、5,仿 照b.中的操作,测出相应的电量Q3、Q4、Q3各测5次。 (2)测量完毕,请教师签字后,按要求关闭各仪器, 再拆开电路并整理好仪器。 五、注意事项 1.DQ-3冲击电流(量)计的使用 ①接通电源开关,预热10min,调零后拨向“测量” ②当输入一短时间脉冲电流时,仪器自动消除前面 的数据而将该次测量数值显示在屏上。 ③拨动“量程选择”,选择合适量程,当冲击信号 小,显示在士100以内时,误差较大,这时应更换
c.将开关K3断开，分别取充电时间为3s、4s、5s，仿 照b.中的操作，测出相应的电量Q3、Q4、Q5，各测5次。 （2）测量完毕，请教师签字后，按要求关闭各仪器， 再拆开电路并整理好仪器。 五、注意事项 1. DQ-3冲击电流（量）计的使用 ①接通电源开关，预热10min，调零后拨向“测量”。 ②当输入一短时间脉冲电流时，仪器自动消除前面 的数据而将该次测量数值显示在屏上。 ③拨动“量程选择”，选择合适量程，当冲击信号 较 小，显示在±100以内时，误差较大，这时应更换
小挡量程重新调零测量。若显示“士1”,则仪器过载,应 更换大挡重新调零测量,或减小电路中的电压及电流。输 入端不得加大于50V的电压,及大于40mA的稳定电流。 2.DMV4数字电压表 ①选择合适的量程。如果超量程将显示“±1”,需要 重新选择合适的量程。 ②使用结束时先拆下被测信号,后断电源。 3.WYT-10直流稳压电源 ①接通电源前,先将电压旋钮逆时针旋到底。 ②根据负载选好电压值,不能使电源过载。若电压 表指示值突然下降,说明过载,应立即关闭电源,查明并 舞除障后再使用。使用完毕,先卸去负载,再关闭电源
小挡量程重新调零测量。若显示“±1”，则仪器过载，应 更换大挡重新调零测量，或减小电路中的电压及电流。输 入端不得加大于50V的电压，及大于40mA的稳定电流。 2. DM-V4数字电压表 ①选择合适的量程。如果超量程将显示“±1”，需要 重新选择合适的量程。 ②使用结束时先拆下被测信号，后断电源。 3. WYT-10直流稳压电源 ①接通电源前，先将电压旋钮逆时针旋到底。 ②根据负载选好电压值，不能使电源过载。若电压 表指示值突然下降，说明过载，应立即关闭电源，查明并 排除故障后再使用。使用完毕，先卸去负载，再关闭电源
六、数据记录及处理 1.数据记录: 测量U/V O/nc 目标 4 5 0 9c9 RR 0tt R+=5
六、数据记录及处理 1. 数据记录： 测量 目标 U/V Q/nc 1 2 3 4 5 C0 Cx1 Cx2 Cx3 Q0 Rt=3 Rt=4 Rt=5