实验四 介电常数的测量

测量电功率的几种特殊方法

测量电功率的几种特殊方法 同学们都熟悉用如图1的方法测量小灯泡的电功率，这是测量电功 率的标准方法，除过这种方法外，还有几种测量电功率得特殊方法，这 里就结合几道考题予以介绍。 例1、要测出一只额定电压为3.8V 的小灯泡的额定功率，器材有： 电源（电压恒为6V ）、阻值合适的滑动变阻器一个、开关一个、导线若 干、电流表一块、电压表一块，其中电流表的量程完好，电压表的量程只有0～3V 档可用。请设计电路，并回答：闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数达到＿＿＿V 时，小灯泡恰好正常发光。若此时电流表的示数为0.3A ，则小灯泡的额定功率为＿＿＿W 。 解析：显然，小灯泡的额定电压3.8V 大于电压表的最大量程3V ，所以我们不能用电压表直接测量小灯泡两端的电压；但是，由于电源电压已知，我们可考虑通过测量滑动变阻器两端的电压间接测量出小灯泡两端的电压。因为电源电压为6V ，小灯 泡的额定电压为3.8V ，这时滑动变阻器两端的电压为2.2V ，而2.2V 正 好小于3V ，所以可以这样来测量。因此可得如图2的电路图。然而， 由于电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，所以，要测量小灯泡的额 定功率，电压表的示数应为2.2V 。而小灯泡的额定功率应为其额定电压 （一定要注意是 3.8V 而不是 2.2V ）和此时电流的乘积，所以有： W A V UI P 14.13.08.3=?==。 可以看出，用这样的电路测量电功率时，当电流表示数变大时电压表示数变小；而当电流表示数变小时电压表示数变大。有时命题者也依此命题，请同学们注意。 例2、在一次测定小灯泡额定功率的实验中，老师给出了如下器材：额定电压为U 0的小灯泡、电源（电压未知）、一个阻值为R 的电阻、一个滑动变阻器、一只电流表、一只电压表、一个单刀双掷开关和若干导线。实验时不能忽略灯丝的电阻随温度的变化。 ⑴小张同学设计的实验电路图如图3，请你根据这个电路图写出测量小灯泡额定功率的主要步骤和需要测量的物理量（物理量用字母表示）。 ⑵本实验中，小灯泡额定功率的表达式P=＿＿＿＿＿＿＿。 ⑶若在给出的器材中只将其中的一只电流表改为一只电压表，请 你重新设计一个实验电路图，测量小灯泡的额定功率（只画出电路图， 不需要说明测量步骤）。 解析：⑴由于题目中只给了电流表，所以设法使小灯泡两端的电 压等于其额定电压是解决问题的关键。从电路图可以看出，小灯泡与定值电阻并联，它们两端的电压相等，而定值电阻两端的电压为U=I R R ，这样，如果将S 掷向1时，当电流表的示数为U 0/R 时，它们两端的电压就为小灯泡的额定电压U 0。因此，我们可以这样测量小灯泡的额定功率：a 、计算当R 两端的电压为U 0时，通过它的电流为U 0/R ；b 、S 掷向接线柱1，调节滑动变阻器，使电流表的示数为U 0/R ；c 、保持滑动变阻器滑片不动，S 掷向接线柱2，读出电流表示数I 。 ⑵这一步我们来推导P 的表达式：显然，L 和R 是并联的，当S 接1时，电流表测量的是R 的电流，大小为U 0/R ；当S 接2时，电流 表测量的是R 和L 的总电流I 所以，通过L 的电流为I-U 0/R 。而我们 前面已经看到这时L 两端的正好是小灯泡的额定电压U 0，所以小灯泡的额定功率为：)(00R U I U P -=。 ⑶由于题目中只给出了电压表，所以应设法测量出小灯泡正常工作时的电流，而定值

测量小灯泡的电功率实验报告

测量小灯泡的电功率实验报告 学校姓名实验日期同组人 【实验目的】测量小灯泡的电功率。 【实验要求】分别测量小灯泡在实际电压等于额定电压、略大于额定电压、小于额定电压时的电功率。 【实验原理】根据公式，测出灯泡和，就可以计算出小灯泡的电功率。 【实验电路图】根据实验的目的和原理设计实验电路图，并按电路图连接实物。 【实验器材】小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。 【实验步骤】 1．按电路图连接实物电路。 2．合上开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为额定电压，观察小灯泡发光情况，记录电流表、电压表示数。 3．调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为额定电压值的1.2倍，观察灯泡发光情况，记录电流表、电压表示数。 4．调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压低于额定电压，观察并做记录。 5.分析实验数据，论证交流得出实验结论。 6．评估交流，断开开关，整理实验器材，写实验报告单。 【注意事项】 1．按电路图连接实物电路时注意：

（1）连接过程中开关应始终处于断开状态。 （2）根据小灯泡的额定电压值，估计电路中电流、电压的最大值，选择合适的量程，并注意正负接线柱的连接及滑动变阻器正确接法。 （3）连接好以后，每个同样检查一遍，保证电路连接正确。 2．合上开关前，应检查滑动变阻器滑片是否在最大值的位置上，若不是，要弄清楚什么位置是最大位置并调整。 3．调节滑动变阻器的过程中，要首先明白向什么方向可以使变阻器阻值变大或变小，怎么调能使小灯泡两端电压变大或变小。 4、电压表、电流表使用前要调零，读数时要认清仪表所选量程和对应的分度值，读数时视线要正对刻度盘指针所指位置。 ［实验结论］ 由公式P=IU计算小灯泡的功率。（将计算结果填入表中，通过分析和比较得出） 实验数据（记录）表格：小灯泡的额定电压是 ［结论］ （1）不同电压下，小灯泡的功率。实际电压越，小灯泡功率越。 （2）小灯泡的亮度由小灯泡的决定，越大，小灯泡越亮。

传感器实验报告 (2)

传感器实验报告（二） 自动化1204班蔡华轩 U201113712 吴昊 U201214545 实验七： 一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。 二、基本原理：利用平板电容C=εA/d 和其它结构的关系式通过相应的结 构和测量电路可以选择ε、A、d 中三个参数中，保持二个参数不变，而 只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。 三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏 检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。 四、实验步骤： 1、按图6-4 安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图7-1。图 7-1 电容传感器位移实验接线图 3、将电容传感器实验模板的输出端V01 与数显表单元Vi 相接(插入主控 箱Vi 孔)，Rw 调节到中间位置。 4、接入±15V 电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每间隔0.2mm 图（7-1） 五、思考题： 试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构，并叙述一 下在此设计中应考虑哪些因素？ 答：原理：通过湿度对介电常数的影响从而影响电容的大小通过电压表现出来，建立起电压变化与湿度的关系从而起到湿度传感器的作用；结构：与电容传感器的结构答大体相同不同之处在于电容面板的面积应适当增大使测量灵敏度更好；设计时应考虑的因素还应包括测量误差，温度对测量的影响等

六：实验数据处理 由excle处理后得图线可知：系统灵敏度S=58.179 非线性误差δf=21.053/353=6.1% 实验八直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理：霍尔式传感器是一种磁敏传感器，基于霍尔效应原理工作。 它将被测量的磁场变化（或以磁场为媒体）转换成电动势输出。 根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中 运动时，它就可以进行位移测量。图8-1 霍尔效应原理 三、需用器件与单元：霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、直流源±4V、± 15Ｖ、测微头、数显单元。 四、实验步骤： 1、将霍尔传感器按图8-2 安装。霍尔传感器与实验模板的连接 按图8-3 进行。1、3 为电源±4Ｖ，2、4 为输出。图8-2 霍尔 传感器安装示意图 2、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置再调节RW2 使数显表指示为零。

2020年科学中考《测电功率实验》专题

电功率(4) 1．小明想知道小灯泡的亮暗程度与什么因素有关，于是找来额定电压是2.5V、电阻约为10Ω的小灯泡L，按照图甲所示的电路，将其接在电源电压为6V的电路中开始探究。 （1）请用笔画线代替导线，根据图甲所示的电 路图，完成图乙所示实物图的连接。 （2）小明正确连接电路后，闭合开关，发现灯 泡特别亮，此时电流表、电压表都有示数，出现 该现象的原因可能是。 （3）小明移动滑动变阻器的滑片P，记下三组数 据如表，其中当电压表的示数为2V时，电流表的示数如图丙所示，这时通过小灯泡的电流是A。 实验次数电压U/V 电流I/A 小灯泡的亮度 1 2.0 暗 2 2.5 0.25 亮 3 2.8 0.26 很亮 分析如表，可以发现小灯泡亮度是变化的，小灯泡的亮度是由（填“实际功率”或“额定功率”）决定的。小灯泡正常工作时的电功率为。 （4）完成上述实验后，小明认为把灯L换成定值电阻，该实验可以用来探究“电流跟电压、电阻的关系”，于是继续进行下面的实验。在探究“电流与电阻的关系”的过程中，应控制不变。实验中小明将定值电阻由10Ω更换为20Ω时，闭合开关后，下一步的操作应当是使滑动变阻器的滑片向 （填“右”或“左”）移动。 2．为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系，某校物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路，标有“2.5 V”字样的小灯泡电阻约为10Ω，电源电压6V不变，可供选用的滑动变阻器有“10Ω 1A”的R1和“20Ω1A”的R 2。 （1）为了完成实验，你认为应该选用的滑动变阻器是 。（选填“R1”或“R2”） （2）请用笔划线代替导线将图甲的实验电路补充完 整。（要求：滑动变阻器滑片向左移动时，灯泡变暗）。 （3）电路正确连按后，闭合开关，他们发现小灯泡不 亮，电流表有示数，电压表无示数，你认为造成这一现象的原因可能是。（选填字母）A．电流表断路 B．小灯泡短路 C．小灯泡灯丝断了 D．滑动变阻器短路 （4）排除故障后，当滑动变阻器的滑片移到某一位置时，某同学从“0～15V”量程的刻度线看出指针停在10V处，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向移（选填“左”或“右”）直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是 W．测量后他们对测量结果进行了误差分析，考虑电表本身对电路的影响，该实验所测小灯泡电功率偏（选填“大”或“小”）。（5）根据收集到的实验数据，同学们得出了灯泡亮度与实际功率的关系。在分析论证过程中，勤于思考的小明发现小灯泡在不同亮度下，它两端的电压与电流的比值不一样，他根据多组实验数据描绘出的I﹣U 图象如图丙所示，主要原因是：灯丝电阻随温度而变化，若小灯泡的额定功率P0与某次工作时的实际功率P1满足P0=4P1，则以下关于额定电压U0与实际电压U1的数值关系，你认为最有可能的是。 A．U0=1.5U1 B．U0=2U1 C．U0=3U1 D．U0=4U1 （6）有同学认为利用该电路也可以探究导体中电流和导体两端电压的关系，你认为这种说法 （选填“合理”或“不合理”），理由是。 3．学校实验室购买了一批质量合格标有“3.8V”的小灯泡，小明同学连接了如图1甲所示的电路，实验中各元件都完好，电源电压4.5V保持不变。 （1）小明同学连接的电路还有一根导线没有连接，请你用笔划线将电路连接好，要求：当滑动变阻器的

测量电功率的实验

测量电功率的实验 测量电功率实验的目的和原理： 1. 实验目的： 1）测定小灯泡额定电压下的电功率； 2）测定小灯泡略高于额定电压下的电功率； 3）测定小灯泡略低于额定电压下的电功率。 2. 实验原理：P=UI 应测量的物理量：小灯泡两端的电压U，和通过的电流I。 3. 实验方法：伏安法 伏安法测小灯泡的电功率：

伏安法测电阻与测功率的异同点： 补充： (1)伏安法测功率。滑动变阻器的作用是保护电路和控制灯泡两端电压。多次测量的目的是为了测量不同电压下小灯泡的实际功率，不是为了多次测量求平均值。所以设计的表格中没有“平均功率”这一栏。 (2)伏安法测定值电阻时，滑动变阻器的作用是保护电路和改变电路中的电流和电阻两端电压，因电阻阻值不变，这是为了多测几组对应的电压、电流值，多测几次电阻值，用多次测量求平均值来减小误差。 (3)伏安法测小灯泡电阻时，由于灯丝电阻大小与温度有关。在不同的工作状态下，

小灯泡温度不同。灯丝电阻也不同。因此测灯丝电阻时滑动变阻器的作用是为了保护电路和改变电路中的电流，不是为了多次测量求平均值。 “伏安法测功率”中常见故障及排除: “伏安法测功率”是电学中的重要实验。同学们在实验过程中，容易出现一些实验故障，对出现的实验故障又束手无策，因此，能够找出实验故障是做好实验的“法宝”。下面就同学们在实验中易出现的故障从以下几方面进行分析。 1．器材选择不当导致故障 故障一：电流表、电压表指针偏转的角度小。 [分析原因]①电压表、电流表量程选择过大；②电源电压不高。 [排除方法]选择小量程，如果故障还存在，只有调高电源电压。实验中若电表指针偏转的角度太小，估读电流或电压时由于视觉造成的误差将增大。为了减小实验误差，选择量程时既不能使电表指针超过最大刻度，又要考虑到每次测量时应该使电表指针偏过刻度盘的中线。 2．器材连接过程中存在故障 故障二：电压表、电流表指针反向偏转。 [分析原因]两表的“+”“-”接线柱接反了，当电流从“一”接线柱流入时，指针反向偏转，甚至出现指针打弯、损坏电表的情况。 [排除方法]将两电表的“+”“-”接线柱对调。 故障三：滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数及灯泡亮度无变化。 [分析原因]滑动变阻器连接有误，没有遵循“一上一下”的接线原则，把滑动变阻

介电常数测试仪的设计与制作实验报告

实验题目: 简易介电常数测试仪的设计与制作 实验目的: 了解多种测量介电常数的方法及其特点和适用范围，掌握替代法， 比较法和谐振法测固体电介质介电常数的原理和方法，用自己设计与制作的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数。 实验原理: 介电体（又称电介质）最基本的物理性质是它的介电性，对介电性的研究不但在电介质材料的应用上具有重要意义，而且也是了解电介质的分子结构和激化机理的重要分析手段之一，探索高介电常数的电介质材料，对电子工业元器件的小型化有着重要的意义。介电常数（又称电容率）是反映材料特性的重要参量，电介质极化能力越强，其介电常数就越大。测量介电常数的方法很多，常用的有比较法，替代法，电桥法，谐振法，Q 表法，直流测量法和微波测量法等。各种方法各有特点和适用范围，因而要根据材料的性能，样品的形状和尺寸大小及所需测量的频率范围等选择适当的测量方法。 介质材料的介电常数一般采用相对介电常数r ε来表示，通常采用测量样品的电容量，经过计算求出r ε，它们满足如下关系： S Cd r 00εεεε== 式中ε为绝对介电常数，0ε为真空介电常数，m F /10 85.812 0-?=ε，S 为 样品的有效面积，d 为样品的厚度，C 为被测样品的电容量，通常取频率为kHz 1时的电容量C 。 一、替代法 替代法电路图如下所示，将待测电容X C （图中X R 是待测电容的介电损耗电

阻），限流电阻0R (取Ωk 1)、安培计与信号源组成一简单串联电路。合上开关1K ，调节信号源的频率和电压及限流电阻0R ，使安培计的读数在毫安范围恒定（并保持仪器最高的有效位数），记录读数X I 。将开关2K 打到B 点，让标准电容箱S C 和交流电阻箱S R 替代X C ,调节S C 和S R 值，使S I 接近X I 。多次变换开关2K 的位置(A , B 位)，反复调节S C 和S R ，使X S I I =。假定X C 上的介电损耗电阻X R 与标准电容箱的介电损耗电阻S R 相接近（S X R R ≈），则有S X C C =。 二、比较法 比较法的电路图如下所示，假定S C 上的S R 与X R 接近（S X R R ≈），则测量X C 和S C 上的电压比 X S V V 即可求得X C ： X S S X V V C C ?=（此时X V 可以不等于S V ） 三、谐振法

材料的介电常数和磁导率的测量

无机材料的介电常数及磁导率的测定 一、实验目的 1. 掌握无机材料介电常数及磁导率的测试原理及测试方法。 2. 学会使用Agilent4991A 射频阻抗分析仪的各种功能及操作方法。 3. 分析影响介电常数和磁导率的的因素。 二、实验原理 1.介电性能 介电材料（又称电介质）是一类具有电极化能力的功能材料，它是以正负电荷重心不重合的电极化方式来传递和储存电的作用。极化指在外加电场作用下，构成电介质材料的内部微观粒子，如原子，离子和分子这些微观粒子的正负电荷中心发生分离，并沿着外部电场的方向在一定的范围内做短距离移动，从而形成偶极子的过程。极化现象和频率密切相关，在特定的的频率范围主要有四种极化机制：电子极化 (electronic polarization ，1015Hz)，离子极化 (ionic polarization ，1012～1013Hz)，转向极化 (orientation polarization ，1011～1012Hz)和空间电荷极化 (space charge polarization ，103Hz)。这些极化的基本形式又分为位移极化和松弛极化，位移极化是弹性的，不需要消耗时间，也无能量消耗，如电子位移极化和离子位移极化。而松弛极化与质点的热运动密切相关，极化的建立需要消耗一定的时间，也通常伴随有能量的消耗，如电子松弛极化和离子松弛极化。 相对介电常数（ε），简称为介电常数，是表征电介质材料介电性能的最重要的基本参数，它反映了电介质材料在电场作用下的极化程度。ε的数值等于以该材料为介质所作的电容器的电容量与以真空为介质所作的同样形状的电容器的电容量之比值。表达式如下： A Cd C C ?==001εε （1） 式中C 为含有电介质材料的电容器的电容量；C 0为相同情况下真空电容器的电容量；A 为电极极板面积；d 为电极间距离；ε0为真空介电常数，等于8.85×10-12 F/m 。 另外一个表征材料的介电性能的重要参数是介电损耗，一般用损耗角的正切（tanδ）表示。它是指材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应

2019人教版初中物理中考实验专题--电功率的测量

中考专题 电功率的测量1 1.图中是测量额定电压为3.8V的小灯泡的电功率的实物电路图，小灯泡的电阻约为10Ω。 (1)请在右侧空白处画出与实物图对应的电路图。 (2)实物电路中连接不合理的是电压表量程选小了。开关闭合前，滑动变阻器滑片应置于 A (选填“A”或“B”)端，目 的是保护电路。 (3)调节滑动变阻器，分别读出电流表和电压表的示数，记录如下表： 小灯泡的额定功率为 1.52 W。小灯泡逐渐变亮的原因是实际功率逐渐变大(选填“变大”、“变小”或“不变”) 2.小华做“测定小灯泡的电功率”实验，实验器材齐全且完好，电源的电压有2、4、6、8、10和12伏六档，滑动变阻器有A、B两个(A标有“10Ω1A”字样、B标有“20Ω2A”字样)，待测小灯泡标有“2.5V”字样。小华选用电源的电压为6伏档，并选取一个变阻器进行实验。他正确连接电路且实验步骤正确，闭合电键时，发现小灯泡发光较亮，电压表、电流表的示数分别如图(a)、(b)所示。 (1)测定小灯泡的额定功率需要测量和记录的物理量是额定电压与电流，判定该小灯泡正常发光的方法是电压 表示数为额定电压2.5V 。 (2)小华在实验中，选用的变阻器是 A (选填“A”或“B”)。 (3)若要测出该小灯泡的额定功率，小华可采用的方法有： 方法一：更换滑动变阻器； 方法二：更换4V档电源。 3.现有两只小灯泡L1、L2，它们的额定电压分别为2.5 V和3.8 V。 (1)如图甲是小明测定灯泡L1额定功率的实物电路图(不完整) ①请用笔画线代替导线将实物电路图连接完整。 ②正确连接电路后，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到 A (填“A”或“B”)端。闭合开关后，移动滑片P，当 电压表示数为2.5V时，电流表的示数如图乙所示，则灯泡L1的额定功率为0.8 W。 (2)小华利用图丙所示的电路测出了灯泡L2的额定功率。图中R为阻值已知的定值电阻，还缺两个开关和一只电表(电流表

介电常数的测量

《大学物理》实验报告 学院： 专业： 姓名： 学号： 实验题目：介电常数的测量 实验目的：1．掌握固体、液体电介质相对介电常数的测量原理及方法 2．学习减小系统误差的实验方法 3．学习用线性回归处理数据的方法。 实验原理:用两块平行放置的金属电极构成一个平行板电容器，其电容量为： D S C ε= D 为极板间距，S 为极板面积，ε即为介电常数。材料不同ε也不同。在真空中的介电常数为 0ε，m F /1085.8120-?=ε。 考察一种电介质的介电常数，通常是看相对介电常数，即与真空介电常数相比的比值r ε。 如能测出平行板电容器在真空里的电容量C 1及充满介质时的电容量C 2，则介质的相对介电常数即为 1 2 r C C ε= 然而C 1、C 2的值很小，此时电极的边界效应、测量用的引线等引起的分布电容已不可忽略，这些因素将会引起很大的误差，该误差属系统误差。本实验用电桥法和频率法分别测出固体和液体的相对介电常数，并消除实验中的系统误差。 1． 用电桥法测量固体电介质相对介电常数 将平行板电容器与数字式交流电桥相连接，测出空气中的电容C 1和放入固体电介质后的电容C 2。 1101C C C C 分边++= 222C C C C 分边串++= 其中C 0是电极间以空气为介质、样品的面积为S 而计算出的电容量： D S C 00ε= C 边为样品面积以外电极间的电容量和边界电容之和，C 分为测量引线及测量系统等引起的分

布电容之和，放入样品时，样品没有充满电极之间，样品面积比极板面积小，厚度也比极板的间距小，因此由样品面积内介质层和空气层组成串联电容而成C 串，根据电容串联公式有： (D-t) εt S εεt S εεt D S εt S ε εD-t S εC r r r r +=+-? =0 0000串 当两次测量中电极间距D 为一定值，系统状态保持不变，则有21C C 边边=、21C C 分分=。 得：012C C C C +-=串 最终得固体介质相对介电常数：t) (D C S εt C ε r --?= 串0串 该结果中不再包含分布电容和边缘电容，也就是说运用该实验方法消除了由分布电容和边缘效应引入的系统误差。 2． 线性回归法测真空介电常数0ε 上述测量装置在不考虑边界效应的情况下，系统的总电容为：分0 0C D S εC += 保持系统分布电容不变，改变电容器的极板间距D ，不同的D 值，对应测出两极板间充满空气时的电容量C 。与线性函数的标准式BX A Y +=对比可得：C Y =，分C A =， 00S B ε=，D 1 X = ，其中S 0为平行板电容极板面积。用最小二乘法进行线性回归，求得分布电容C 分和真空介电常数0ε（空εε≈0）。 3．用频率法测定液体电介质的相对介电常数 所用电极是两个容量不相等并组合在一起的空气电容，电极在空气中的电容量分别为C 01和C 02，通过一个开关与测试仪相连，可分别接入电路中。测试仪中的电感L 与电极电容和分布电容等构成LC 振荡回路。振荡频率为： LC 2π1 f =，或 22 2 241f k Lf C ==π 其中分C C C 0+=。测试仪中电感L 一定，即式中k 为常数，则频率仅随电容C 的变 化而变化。当电极在空气中时接入电容C 01，相应的振荡频率为f 01 ，得：2012 01f k C C =+分， 接入电容C 02，相应的振荡频率为f 02 ，得：202 2 02f k C C =+分

介电常数的测定 (4)

介电常数的测定 0419 PB04204051 刘畅畅 实验目的 了解多种测量介电常数的方法及其特点和适用范围，掌握替代法，比较法和谐振法测固体电介质介电常数的原理和方法，用自己设计与制作的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数。 数据处理与分析 （一）原理：介质材料的介电常数一般采用相对介电常数r ε来表示，通常采用测量样品的电容量，经过计算求出r ε，它们满足如下关系： 00r Cd S εεεε= = 式中ε为绝对介电常数，0ε为真空介电常数，12 08.8510/F m ε-=?，S 为样品的有效面积，d 为样品的厚度，C 为被测样品的电容量，通常取频率为1kHz 时的电容量C 。 （二）实验过程及数据处理 压电陶瓷尺寸： 直径： 0.9524.7840.063D mm v mm == 厚度： 0.950.2720.043H mm v mm == 一．根据所给仪器、元件和用具，采用替代法设计一台简易的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数r ε。 在实验中采用预习报告中的图()a 连接电路，该电路为待测电容Cx 、限流电阻0R 、安培计与信号源组成的简单串联电路。接入Cx ，调节信号源频率和电压及限流电阻0R ，使安培计读数在毫安范围内恒定（并保持仪器最高的有效位数），记下Ix 。再换接入Cs ，调节Cs 与Rs ，使Is 接近Ix 。若Cx 上的介电损耗电阻Rx 与标准电容箱的介电损耗电阻Rs 相接近，即Rx Rs ≈，则Cx Cs =。 测得的数据如下： 输出频率 1.0002~1.0003kHz 输出电压 20V

Ix=1.5860mA Is=1.5872mA Cs=0.0367F R=1000μΩ Is Ix ≈。此时Rx Rs ≈，有Cx Cs ≈。所以Cx = Cs = 0.0367 F μ。 63 212 2 2 30012 00.0367100.272102339.264024.784108.8510 3.1422r Cd CH C N m S D εεεεεπ------???=== = =?????????? ? ? ?? ?? 二．用比较法设计一台简易的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数r ε。 在Rx Rs ≈的条件下，测量Cx 与Cs 上的电压比Vs Vx 即可求得Cx ： Vs Cx Cs Vx =? （Vs 可以不等于Vx ） 测得的数据如下： 输出频率 1.0003~1.0004kHz 输出电压 20V Vx = 3.527V Vs = 3.531V Cs = 0.0367F R = 1000μΩ Rx Rs ≈。Cx 与Cs 上的电压比 3.5270.9988673.531 Vs Vx == 683.527 0.036710 3.6658103.531 Vs Cx Cs F Vx --∴=?=??=? 83 212 2 2 30012 0 3.6658100.272102336.586924.784108.8510 3.1422r Cd CH C N m S D εεεεεπ------???=== = =?????? ???? ? ? ?? ?? 三．用谐振法设计一台简易的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数r ε。 由已知电感L （取1H ），电阻R （取1k Ω）和待测电容Cx 组成振荡电路，改变信号源频率使RLC 回路谐振，伏特计上指示最大，则电容可由下式求出： 22 14Cx f L π= 式中f 为频率，L 为已知电感，Cx 为待测电容。

测量电功率学案教案

第三节测量电功率 学习目标 1．经历“测量小灯泡的电功率”的过程，体会根据原理设计实验的方法。 2．体验实际功率跟实际电压的关系，领悟用电器正常工作的条件。 3．会用电能表测算家用电器的功率。 课前准备 复习课本P74页实验：测量灯泡工作时的电阻 1.说明伏安法测电阻的原理。 2.画出电路图。 3.怎样正确地将电流表、电压表、滑动变阻器连入电路中 4.连接电路时要注意哪些问题怎样检查你连接的电路是否能正常工作 预习记录 通过预习课文，你学会了什么，有哪些疑问，请简要记录下来： 合作探究 活动1：怎样知道用电器的电功率 说出你有哪些办法 1. ________________ ； 2. ________________ ； 3. ________________ 。 活动2：测量小灯泡的电功率 1．提出问题 如果给你额定电压分别为和的小灯泡各一只，你能测出它们的电功率吗说明： 从生活走向物理，在生活中发现问题，用物理知识解决问题，用一个活动复习并引入新课 说明：测量小灯泡电功率是九年

2．制定计划与设计实验 思考、讨论： ①用 表测出小灯泡两端的电压，用 表测出通过小灯泡的电流，根据 就可以计算出小灯泡的功率。 ②你能画出测量的电路图吗 ③连接电路图时应注意哪些问题怎样根据灯泡是否发光，电流 表、电压表检查你连接的电路是否能正常工作 ④怎样测出小灯泡的额定功率 3．进行实验与收集证据 ⑴额定电压为的小灯泡 ⑵额定电压为的小灯泡 级物理教学的一个非常重要的实验。在实验探究中，引导学生结合电功率的计算公式了解实验原理，知道实验必须测量的物理量，画出电路图，选择需要的器材，进而完善电路的设计。 指导学生利用电功率的计算公式制定出完整 的实验方案是本节的重点。引导学生与伏安法测电阻相对比，让学生明确测量的物理量，画出电路图， 伏安法测灯泡的电功率与伏安法测灯泡的电阻有很多相同的地方：如都是根据公式设计实验测量物理量，所测物理量、所用器材、电路图、连接电路的方法、

大学物理实验介电常数的测量的讲义

固体与液体介电常数的测量 一、实验目的: 运用比较法粗测固体电介质的介电常数，运用比较法法测量固体的介电常数,谐振法测量固体与液体的介电常数(以及液体的磁导率)，学习其测量方法及其物理意义，练习示波器的使用。 二、实验原理： 介质材料的介电常数一般采用相对介电常数εr 来表示，通常采用测量样品的电容量，经过计算求出εr ，它们满足如下关系： S Cd r 00εεεε== 式中ε为绝对介电常数，ε0为真空介电常数，m F /1085.8120 -?=ε，S 为样品的有 效面积，d 为样品的厚度，C 为被测样品的电容量，通常取频率为1kHz 时的电容量C 。 替代法： 替代法的电路图如下图所示。此时电路测量精度与标准电容箱的精度密切相关。实际测量时，取R=1000欧姆,我们用双踪示波器观察,调节电容箱和电阻箱的值,使两个信号相位相同, 电压相同，此时标准电容箱的容值即为待测电容的容值。

谐振法： 1、交流谐振电路： 在由电容和电感组成的LC 电路中，若给电容器充电，就可在电路中产生简谐形式的自由电振荡。若电路中存在交变信号源，不断地给电路补充能量，使振荡得以持续进行，形成受迫振动，则回路中将出现一种新的现象——交流谐振现象。RLC 串联谐振电路如下图所示: 图一：RLC 串联谐振电路 其中电源和电阻两端接双踪示波器。 电阻R 、电容C 和电感L 串联电路中的电流与电阻两端的电压是同相位的，但超前于电 容C 两端的电压2π ，落后于电感两端的电压2π ，如图二。 图二：电阻R 、电容C 和电感L 的电压矢量图 电路总阻抗：Z = = L V → -R V →

中考物理电学测量电功率实验集锦附答案

中考实验专题研究 一、实验题（共 20 小题） 1、测定小灯泡的额定功率，电路如图所示(图中未标出电流表、电压表的符号)，已知灯泡的额定电压为伏特。 (1)在图的甲乙两圆圈中填上所用电流表和电压表的符号。 (2)闭合开关之前，变阻器的滑动片P应置于_______端(填a或b)，实验过程中，变阻器的作用是 _______。 (3)当灯泡正常发光时，灯泡两端的电压应为_______伏特，若电流表的示数如图所示，则通过灯泡的电流强度为_______安培，灯的额定功率为_______瓦特。 2、在测定额定电压为伏特的小灯泡功率的实验中： (1)根据下图中给出器材把实验电路图画出来 (2)用笔画线代替导线，把下图中器材连接成实验电路。 (3)在闭合开关前，下图中滑动变阻器的滑片P应滑到____________端位置 请算出小灯泡的额定功率P额=_________________瓦特 3、用下图的电路来测定额定电压为伏特的小灯泡的功率。 (1) 图中滑动变阻器R的作用是通过调节____________来达到改变小灯泡 ____________的目的。在合上开关前，应调节滑动变阻器的阻值处于 ______的位置，以保护 _________ 和________不受损坏。 (2) 实验中最少要用_____ 节干电池_____联作电源，这时电压表的量程应选用 ____ 。测小灯泡的额定功率时，要调节滑动变阻器，使电压表示数为______伏特，若此时电流表的示数是安培，则小灯泡的额定功率是_____瓦特。若调节滑动变阻器，使伏特表的示数变为伏特，这时电流表的示数应是_______安培，小灯泡的实际功率是 _____瓦特。 4、为了测量标有“”的小灯泡的额定功率，某同学选用电流表的量程为安培，电压表的量程为0-3伏特。 (A) 连接电路前，必须使用开关_______；闭合开关前，调节滑动变阻器，使电路中的_______；调节滑动变阻器时，应观察________表，使指针指在_______。 (B) 该同学在三次测量中所记录的数据如下表，试分析表中数据求出小灯泡的额定功率为______。 5 (1)实验要用的器材有小灯泡、滑动变阻器、开关、导线,还有_____.对电源电压的要求是_________. (2)在方框中画出实验电路图. (3)在电路中滑动变阻器的作用主要是________. (4)实验开始时,首先要调节________,然后再测出_________,最后根据有关公式计算出小灯泡的额定功率.

3.静电实验研究 实验报告

静电实验研究实验报告 【实验目的】 1、掌握静电的特点分析静电演示实验成功的关键。 2、掌握静电学的主要实验的演示方法掌握韦氏起电机和范德格拉夫起电机的构 造及使用方法。 3、加深对静电现象及其原理的理解。 【实验器材】静电计 韦氏起电机、范德格拉夫起电机、验电器、验电羽、金属网、尖形布电器、平行板电容器、枕形导体、球形导体、起点盘及静电除尘装置、绝缘体等。 【仪器介绍】一、验电器 验电器是用来检验物质是否带电的仪器。验 电器的结构如图1所示 验电器的工作原理是当带电物质接触金属球 时就会有很少的带电粒子传到验电器上面金属箔 就会张开。验电器金属箔张开的角度和物质带电 量的大小成正比。 利用验电器判断物质所带电量正负的方法很简单先将一个物体与球接触再将另一个物体与 球接触张角变大表明两物体带同种电荷张角变小或张角先变小后变大表明两物体带异号电荷。 二、静电计 将验电器装上刻度盘与金属底座就构成了一个静电计静电计的示意图如右图 静电计可以测量

带点物质的电势。将带点物质连接到小球上显示的就是对于地面的电势。将两个物体分别接于金属球和底座测得的就是两物体的电势差。 三、 起电机 1、 韦氏起电机韦氏起电机是实验室常用的起电 机示意图如下 图 1 验电器示意图 图 2 静电计 图 3 韦氏起电机示意图

韦氏起电机是利用静电感应原理制作的它靠莱顿瓶积累电荷。当积累的电荷达到一定的数量两个金属球就会放电。 2、范德格拉夫起电机 图4 范德格拉夫起电机 范德格拉夫起电机是利用橡胶皮带将负电荷从内部不断的运送到电极上使电机所带的电荷越来越多电势也越来越高。理论上对地电位可以达到无穷大。 【实验内容】 实验一演示感应起电 1、摩擦起电 两种物质相互摩擦电子在力的作用下会从一个物体转移到另一个物体两个物体就会带异号电荷。 丝绸摩擦玻璃棒带正电。毛皮摩擦橡胶棒带负电。 带电玻璃棒接触验电器验电器有张角。带电橡胶棒接触验电器张角闭合。 可见两个带异号电荷。 2、感应起电 将带电物体靠近导体由于同性相斥异性相吸导体靠近带点物质的部分会带异号电荷远离的部分带同种电荷。 将带电玻璃棒靠近验电器验电器有张角可见感应起电。将一个接地的导线接触验电器验电器的张角闭合。将导线离开验电器玻璃棒也远离验电器验电器又有张角表明验电器带电。接地的导线使验电器上与玻璃棒同号的电荷传到地上验电器上就只有与玻璃棒异号的电荷。这时拿带电橡胶棒接触验电器验电器张角闭合。

介电常数的测量

实验七 介电常数的测量 ε和损耗角tgδ的温度和频率特性，可以获取物质内部 测量物质在交变电场中介电常数 r 结构的重要信息。DP—5型介电谱仪内置带有锁相环(PLL)的宽范围正弦频率合成信号源和由乘法器、同步积分器、移相器等组成的锁定放大测量电路，具有弱信号检测和网络分析的功能。对填充介质的平行板电容器的激励信号的正交分量(实部和虚部)进行比较、分离、测量，检测介电频率谱和温度谱。作为大学物理实验的内容，具有测量精度高、方法新颖、知识性和实用性强等特点。 [目的要求] ε和损耗角tgδ的温度和频率特性。 1．学习用介电谱仪测量物质在交变电场中介电常数 r 2．了解带有锁相环(PLL)的正弦频率合成信号源和锁定放大测量电路的原理和结构。 3．掌握对信号的正交分量(实部和虚部)进行比较、分离、测量的方法。 [实验原理] 图1测量原理图 原理如图1所示.置于平板电极之间的样品，在正弦型信号的激励下，等效于电阻R和电容C的并联网络。其中电阻R是用来模拟样品在极化过程中由于极化滞后于外场的变化所引起的能量损失。若极板的面积为A，间距为d，则： R=d/Aσ， C=εA／d， tgδ=1／ωRC=σ／ωε 式中ε=εoεr，εo为真空介电常量，σ为与介电极化机制有关的交流电导率。设网络的复阻抗为Z，其实部为Z’，虚部为Z″，样品上激励电压为Vs(基准信号)，通过样品的电流由运放ICl转化为电压Vz：(样品信号)，用V’s，V″s和V″z分别表示其实部和虚部，则有：Vz＝RnVs／Z， σ=K(V’sV’z+V″sV″z)， ωε=K(V’sV″z-V″sV’z) tgδ=(V’sV’z+V″sV″z)/ (V’sV″z-V″sV’z) 式中K=d／ARn(V’sV’s+V″sV″s)。 电压的实部和虚部通过开关型乘法器IC2和π／2移相器IC3实现分离后测量。IC2的作用是将被测正弦信号Vz(或Vs)与同频率的相关参考方波Vr相乘。本系统测量时通过移相微调电路使Vr和vs同相位，即Vs的虚部V″s=O，测量公式简化为： σ=K’V’z， ωε=K’V″z, tgδ=V’z/V″z

《测量电功率》观课报告

《测量电功率》观课报告 我选择以教师把控课堂，学生动手实验能力、合作学习、交流讨论得出结论为观察角度观察了李敏老师《测量电功率》一课。现将观课情况总结汇报如下： 李老师在本节课程的设置上旨在让学生知道了电功率的概念、单位以及电功率的计算公式P=I·U的基础上，实际测量小灯泡的电功率，让学生参与到科学探究中来，让学生充分讨论，制定探究的方案，自主完成探究实验活动，经历探究过程，使学生理解小灯泡在不同的电压下会有不同的电功率，只有在额定电压下的电功率为额定功率，小灯泡才正常发光。 通过实验，学生对所发生的现象有了更深刻的印象并很好地理解了灯的亮度可以用它的实际功率来表示。教师在授课过程中注意到了重点突出，本节教材的重点是使学生会用实验的方法来测量小灯泡的 电功率。 1、在让学生知道了电功率的概念、单位 以及电功率的计算公式P=I·U的基础上， 逐步让学生找到所需的仪器：电源、导线、 开关、滑动变阻器、电流表、电压表、小灯 泡（用电器）。 2、提示：让学生画出实验电路图 3、引导：（1）根据小灯泡的额定电压 选择几节干电池串联、电流表、电压表的量程等注意事项。（2）学

生在连接实际电路的过程中的注意事项：教师巡视提醒（如开关处于什么状态、滑动变阻器的接法、闭合开关前滑动片的位置等等）。 4、管理好学生，使学生自己操作又不损坏器材，是上课教师的成功典范，是值得学习的地方。因为多年以来在做这个实验时，很多学生总是把小灯泡烧坏。以上几点反应了教师把控课堂的能力超群。 本节教材的难点有两个，其一是为什么要进行多次测量，其二是为什么说“平均功率”是没有意义的。本次探究实验，要求学生独立设计实验方案，讨论实验方案，交流分析数据，在操作中去发现问题并通过交流来解决问题，独立完成实验报告，新课标所倡导的自主学习、合作学习的精神，在本节教材中得到了充分的体现。以学生为主体，是新课标的基本理念之一。让学生自主设计实验方案，甄选方案，锻炼学生设计实验的能力。学生把在操作过程遇到的困难和发现的问题能及时记录下来，培养学生实事求是的科学态度，使他们养好严谨治学的习惯。体现在： 1、学生分工明确、积极配合、人人有事做、气氛热烈，充分体现了合作学习。 2、放手让学生去做，学生不但学到了实际操作的经验，具体观察到实际电压U实与U额的关系联系到灯泡的亮度。

大学物理实验-介电常数的测量

大学物理实验-介电常数的测量

介电常数的测定实验报告 数学系 周海明 PB05001015 2006-11-16 实验题目：介电常数的测定 实验目的：了解多种测量介电常数的方法及其特点和适用范围，掌握替代法，比较 法和谐振法测固体电介质介电常数的原理和方法，用自己设计与制作的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数。 实验原理：介质材料的介电常数一般采用相对介电常数r ε来表示，通常采用测量样 品的电容量，经过计算求出r ε，它们满足如下关系：S Cd r 00εεεε== （1）。式中ε为绝对介电常数，0ε为真空介电常数，m F /10 85.812 0-?=ε，S 为样 品的有效面积，d 为样品的厚度，C 为被测样品的电容量，通常取频率为1kHz 时的电容量C 。 一、替代法 替代法参考电路如图1所示，将待测电容C x （图中R x 是待测电容的介电损耗电阻），限流电阻R 0(取1k Ω)、安培计与信号源组成一简单串联电路。合上开关K 1，调节信号源的频率和电压及限流电阻R 0，使安培计的读数在毫安范围恒定（并保持仪器最高的有效位数），记录读数I x 。将开关K 2打到B 点，让标准电容箱C s 和交流电阻箱R s 替代C x 调节C s 和R s 值，使I s 接近I x 。多次变换开关K 2的位置(A,B 位)，反复调节C s 和R s ，使X S I I =。假定C x 上的介电损耗电阻R x 与标准电容箱的介电损耗电阻R s 相接近（s x R R ≈），则有

s x C C =。 另一种参考电路如图2所示，将标准电容箱C s 调到极小值，双刀双掷开关K 2扳到AA ’，测量C x 上的电压V x 值；再将K 2扳到BB ’，调节C s 让C s 上的电压V S 接近V x 。将开关K 2来回扳到AA ’和BB ’位，不断调节C s 和R s 值，使伏特计上的读数不变，即X S V V =，若s x R R ≈，则有 s x C C =。 二、比较法 当待测的电容量较小时，用替代法测量，标准可变电容箱的有效位数损失太大，可采用比较法。此时电路引入的参量少，测量精度与标准电容箱的精度密切相关，考虑到C s 和R s 均是十进制旋钮调节，故无法真正调到 X S V V =，所以用比较法只能部分修正电压差带来的误 差。比较法的参考电路如图3所示，假定C s 上的R x 与R s 接近（s x R R ≈），则测量C x 和C s 上的电压比V s /V x 即可求得C x ：X S s x V V C C /?=。 三、谐振法 谐振法测量电容的原理图见图4，由已知电感L （取1H ），电阻R （取1k Ω）和待测电容C x 组成振荡电路，改变信号 源频率使RLC 回路谐振，伏特计上指示最大，则电容可由下式求出： L f C X 2241 π= （2）。式中f 为频率，L 为已知电感，C x 为待测电容。为减小 误差，这时可采用谐振替代法来解决。 谐振替代法参考电路如图5所示，将电感器的一端与待测电容C x 串联，调节频率f 使电路达到谐振，此时电容上的电压达到极大值，固定频率f 0，用标准电容箱C s 代替C x ，调节C s 使电路达到谐振，电容上的电压再次达到极大值，此时s x C C =。