Question

【題目】某同學欲測量一電容器的電容，他采用高電阻放電法來測量，電路圖如圖甲所示．其原理是測出電容器在充電電壓為U時所帶的電荷量Q，從而求出其電容C．該實驗的操作步驟如下：

（1）先判斷電容器的好壞，使用萬用表的電阻擋進行測量，觀察到萬用表指針向右偏轉較大角度，又逐漸返回到起始位置，此現象說明電容器是____（選填“好”、“壞”）的；

（2）按如圖甲所示電路原理圖連接好實驗電路，將開關S接通____（選填“1”、“2”），對電容器進行充電，調節可變電阻R的阻值，再將開關S接通另一端，讓電容器放電，觀察微安表的讀數，直到微安表的初始指針接近滿刻度；

（3）此時讓電容器先充電，記下這時的電壓表讀數U0=2.9V，再放電，并同時開始計時，每隔5 s或10 s讀一次微安表的讀數i，將讀數記錄在預先設計的表格中。根據表格中的12組數據，以t為橫坐標，i為縱坐標，在乙圖所示的坐標紙上描點（圖中用“×”表示），請在圖上作出電流i與時間t的曲線______;

（4）根據以上實驗結果和圖象，算出該電容器的電容約為____F（結果保留兩位有效數字）．

Answer 1

【答案】好 1 2.6×10-3~3.0×10-3之間

【解析】

（1）[1]使用萬用表的電阻擋進行測量，觀察到萬用表指針向右偏轉較大角度，又逐漸返回到起始位置，此現象說明電容器是好的。

（2）[2] 將開關S接通“1”，電容器與電源連接，對電容器進行充電。

（3）[3] 根據坐標系內所描出的點，用平滑的曲線把各點連接起來，可作出作出電流i與時間t的圖象如圖：

（4）[4]由知，電荷量為It圖象與坐標軸所圍的面積，即面積為電容器在開始放電時所帶的電荷量。由圖象可知“面積”格數約32格（3133格均正確），每小格相當于2.5×10 -4 C，所以電容器電容為U0時，電荷量Q=7.75×103C(8.00×103C8.25×103C均正確)，電容器的電容 （2.6×10-3~3.0×10-3之間均正確）。