1、图 3-6-1 R C 放电原理图福建师范大学大学物理实验报告实验 电容放电法测量高阻值电阻学院专业 物理与能源学院 姓名 赖忻 学号 135012013043 报告总成绩： 实验报告预习部分成绩： 【实验目的】1、掌握放电法测高阻的原理；2、了解数字实验系统在电磁学实验中的应用。【实验仪器】(名称、规格或型号)待测高阻值电阻、33 电容、单刀双掷开关一个（此处用双刀双掷F开关代替） 、直流稳压电源一台、导线若干、数字实验教学系统【实验原理】一：电容放电法测量高阻值电阻原理：1、RC 电路充放电原理：右图为 RC 充放电原理图， 当开关打向“A”时，电源 E 对电容充电；当 K 打向“B”时，
2、充有电荷的电容对电路放电，根据欧姆定律和基尔霍夫定律，可得：当开关打向“A”时，电源 E 对电容充电，若干时间后， uc当 K 打向“B”时，充有电荷的电容对电路放电，根据基尔夫定律： 0cRU得 ，两边同时积分并取对数得：0cudtRCtcEe/式中， 为充放电时间常数。由式子 可得出 RC 放 tcEeU/电过程；2、高阻测量：选定电压值，使用电压传感器测量描绘 U-t 曲线，根据公式可得：当且仅当 时， 。即，于图上读取时间值即tcEeU/teEU为 值，根据 可得高阻阻值；CR二：数字实验教学系统： 物理量计算机采集实验过程示意图物理量计算机采集实验过程示意图Science Works
3、hop 简介Science Workshop 由三部分组成：传感器利用先进的传感技术可实时采集物理实验中各物理量的数据；计算机接口将来自传感器的数据信号输入计算机软件具有强大的数据显示、分析功能Science Workshop 接口实验仪器 传感器 Science Workshop 接口计算机数据采集与分析处理PASCO 计算机接口有 500 型、750 型两种，如下图所示500 型接口的主要性能有:数据采集：Science Workshop 接口可以直接把采集的数据输入计算机，也可以只用接口和传感器进行数据采集即在无计算机情况下，用 500 型接口在户外采集数据，然后再接上计算机进行数据分析
4、。其界面上有 A、B、C 三个模拟信号通道和 1、2 两个数字信号通道，可以同步记录模拟和数字信号，采样频率在 10Hz 和 2000Hz 之间可调。50KB 缓存：用于存储运行的数据和实验设置的信息。可记录多达17000 个模拟数据点或者 7000 个运动传感器的数据点便携式：带有一个可装 4 节五号电池的电池室，Science Workshop500 型接口可在实验室以外的任何地方进行数据采集。750 型接口的主要性能有:数据采集：与 500 型接口相比，其界面上除了有 A、B、C 三个模拟信号通道外，数字信号通道有 4 个通道，采样频率最高可达250000Hz.内置式 1.5W 信号发生
5、器：可得到 050Hz、1.5W(30mA)的信号输出，输出的电流和电压可以通过 750 接口进行内部监控。先进的电路：内存和场编程控制阵列系统(FPGA);双端口内存（RAM） 可直接进行存取（DAM）,有高灵敏 SCSI 终端。PACCO 传感器电压传感器：是将 PASCO 界面的电路连接起来的器件，用于研究电路中的电阻、电流和电容等。其电压测量范围为 .DCA/10【实验步骤】1、连接线路图：如 RC 原理图所示连接电路。双刀双掷开关接线如图所示，将电源、电容、电阻正级如图连接。电容、电阻负极接在电源负极。将传感器接在电容两端；（注意电容的正负极，切记不可搞反。 ）2、设置电源电压输出为
6、 5V，打开传感器开关，将双刀双掷开关打向电容一端使之充电；3、使用 500 型 Science Workshop 操作实验：将计算机开机，双击计算机桌面上的 DataStudio 软件，进入如下界面点击“创建实验” ，之后点击“请选择接口”出现如下对话框选择 500 型接口后出现如下对话框点击图示 Science Workshop 最左端的接口（使用哪个接头则选择相应通道） ，会出现如下对话框在上面的对话框中选择“电压传感器” ，之后出现如下对话框在上面对话框中，设置合适的测量单位与采样率，此处测量单位为“V” ，采样率设为 100Hz.拖动步骤对话框左上侧的“电压，通道 A”到对话框左下侧
7、的“表格”以及“图标”处，界面内边出现一个数据采集表格，以及一个二维坐标图。将开关打向电源一侧对电容进行充电，电容充满之后（大概几秒）打开开关。然后将开关打向另一侧，使电容对待测电阻进行放电。然后点击计算机上的“启动”即可进行数据采集，观察二维坐标中的 图像，当电容两端电压 大致趋于零时，点击“停止” 。此时tUCCU对话框的表格中便采集了很多 值，而对话框中的二维坐标中也tUC采集到了 图像。tUC在采集到了 图像中标出开始放电时的（ ）值，以及当电tUC、容两端电压为开始放电时的初始电压值的 倍时的（ ）的值，eEtC、还有放电最后时刻的（ ）值。读出时间常数 并根据 计算tC、 cRx待
8、测电阻的阻值。4、实验完毕，关闭电源，将计算机关机，并整理仪器，整理实验桌面。5、实验注意事项：连接电路时要注意电容正负极不能接反，以防电容爆炸，损坏电容以及发生事故。在计算机对话框中进行 Science Workshop 型号选择时要与所使用的仪器相对应；以及进行模拟信号通道选择时也要与实际所取用的信号通道一致。开始实验之前，开关应该断开，在调节好直流稳压源的电压进行实验时再将开关打开，以免调节过程中电压太大超过电路额定电压而发生火灾。设置传感器的采样频率要式中，不可太大，也不可太小。太大了会是测量有误差，太小了则可能会测不到所需要的电压值。电压传感器并接到电容的两端，要注意红色接线头接电容
9、正极，黑色接线头接电容负极。电容了两个接线脚裸露在外，要注意将这两个接线脚分开，以免将电容短路。实验报告数据处理部分成绩： 【实验数据整理】如图所示，两点坐标分别为（2.3300,5.127） 、 （4.1700,1.846） ，达到 的时间间隔为eEU)(840.13.2170.4st即 )(.s又已知 ，故待测电阻FC )(76.510384.6KCR标准值 KR56故，百分误差： %4.567.【习题】1、用 RC 放电法测电阻时，应如何选择电容 C 值？答：C 取值不宜过小，如 C 取值过小，为了增大 值以方便实验者观察，根据公式 得，R 应该取较大值，然而电压传感器中阻值分压作用过大，故不应取太大的 R 值。故 C 值不应取得太小。C 的取值可根据 R 值决定， 值不宜过大不宜过小。2、从 lnUt 图和 Ut 图都可以求出 R 值来，哪种方法更好些？答：lnUt 图更好，根据公式， ，两边积分，得：0cudtCRucln即，图的斜率为 ，可更精准的求得数据；RC1原始数据：
