一.铝和不锈钢平行板电容器的电容测量
实验目的:在真空中,平行板电容器公式是C=ε0S/d,电容C跟平行板的面积S成正比,跟两块平行板的距离d成反比(C∝S/d),ε0是把比例关系转化为等于关系的比例系数,也是真空电容率。这个公式没有涉及到平行板的制造材料[1],本实验就是验证不同材料制造的平行板电容器的电容率是否相同。
实验器材:两块纯铝平行板,两块304不锈钢平行板,它们都是圆形的,直径都是120毫米,厚度都是1毫米;一个电容计;两张0.1毫米厚的A5纸。
实验过程和结果:在两块纯铝平行板之间放置一张A5纸,组成一个纯铝平行板电容器;在两块不锈钢平行板之间放置一张A5纸,组成一个不锈钢平行板电容器。两种不同材料的平行板电容器的面积S是相等的,平行板的距离d也是相等的,平行板之间的介质也是相同的。测量纯铝平行板电容器的电容C1=2022pF,不锈钢平行板电容器的电容C2=1078pF。经多次测量,数值稍微有变化,但C1和C2的差值变化量很小,不影响结论。
实验结论:纯铝平行板电容器的电容率大于不锈钢平行板电容器的电容率,电容公式C=ε0S/d有局限性,不同材料制造的电容器,其真空电容率是不同的。
实验解释:这种实验现象可以用金属导体的自由电子理论来解释:铝的电阻率大约是2.68x10-8,不锈钢的电阻率大约是75x10-8,铝和不锈钢的电阻率相差20多倍。理论假设铝携带的自由电子比不锈钢多,理论假设更多的自由电子更有利于电能的传导或储存,所以铝的导电和储电能力都比不锈钢大。同理,半导体或绝缘体上的自由电子相对较少,用这些导电能力差的材料制造的电容器,其储电能力也比较差。另外一个实验也证明,平行板电容器的两个极板如果足够薄,其电容率也会足够小。
实验目的:在真空中,平行板电容器公式是C=ε0S/d,电容C跟平行板的面积S成正比,跟两块平行板的距离d成反比(C∝S/d),ε0是把比例关系转化为等于关系的比例系数,也是真空电容率。这个公式没有涉及到平行板的制造材料[1],本实验就是验证不同材料制造的平行板电容器的电容率是否相同。
实验器材:两块纯铝平行板,两块304不锈钢平行板,它们都是圆形的,直径都是120毫米,厚度都是1毫米;一个电容计;两张0.1毫米厚的A5纸。
实验过程和结果:在两块纯铝平行板之间放置一张A5纸,组成一个纯铝平行板电容器;在两块不锈钢平行板之间放置一张A5纸,组成一个不锈钢平行板电容器。两种不同材料的平行板电容器的面积S是相等的,平行板的距离d也是相等的,平行板之间的介质也是相同的。测量纯铝平行板电容器的电容C1=2022pF,不锈钢平行板电容器的电容C2=1078pF。经多次测量,数值稍微有变化,但C1和C2的差值变化量很小,不影响结论。
实验结论:纯铝平行板电容器的电容率大于不锈钢平行板电容器的电容率,电容公式C=ε0S/d有局限性,不同材料制造的电容器,其真空电容率是不同的。
实验解释:这种实验现象可以用金属导体的自由电子理论来解释:铝的电阻率大约是2.68x10-8,不锈钢的电阻率大约是75x10-8,铝和不锈钢的电阻率相差20多倍。理论假设铝携带的自由电子比不锈钢多,理论假设更多的自由电子更有利于电能的传导或储存,所以铝的导电和储电能力都比不锈钢大。同理,半导体或绝缘体上的自由电子相对较少,用这些导电能力差的材料制造的电容器,其储电能力也比较差。另外一个实验也证明,平行板电容器的两个极板如果足够薄,其电容率也会足够小。