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不锈钢平行板电容器实验

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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。


IP属地:湖南1楼2024-12-07 16:37回复
    有A、B、C三个星球,
    A星球只有铝这一种金属,
    B星球只有铁这一种金属,
    C星球只有半导体,
    在其他条件完全相同的情况下,
    三种物质制造的电容器(芯片里有半导体电容器)的电容应当是不一样的。
    三个星球根据电容测量的真空电容率也是不一样的,
    根据真空电容率推导出来的库伦常数也是不相同的。
    如果库伦常数在三个星球相同,
    那么库伦常数和真空电容率的关系就是错误的。


    IP属地:湖南2楼2024-12-07 16:52
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      对于万有引力这个常数,科学家直接或间接做了很多涉及不同物质的实验,比如不同物质的自由落体实验,厄缶的惯性质量和引力质量实验等。
      但对于真空电容率这个常数,没有哪一个著名实验来验证不同物质的区别。证伪和证明的实验都没有,就先验的认为跟电容器的制造材料无关。


      IP属地:湖南3楼2024-12-07 17:07
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        任何物质都可以导电,
        可以导电的物质就可以制成电容器,
        即使把橡胶中间隔一定的真空,
        在一定的电压下,
        橡胶上也可以存储超过1个电荷。


        IP属地:湖南4楼2024-12-07 17:16
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          问大家一个问题:
          用金属小球和半导体小球分别与塑料手柄组成两个静电转移棒,
          把一个物体上的静电转移到另一个物体上,
          用哪一种棒转移效率更高?


          IP属地:湖南5楼2024-12-07 18:21
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            换一个角度来考虑。电荷应当不会只在二维平面上分布,应当涉及到三维。实验证明,平行板的厚度越厚,电容越大。1纳米厚的平行板的储电能力小于1毫米厚的平行板。真空电容率的测量对平行板的材料和厚度没有限制性的规定。


            IP属地:湖南来自Android客户端6楼2024-12-09 08:13
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              其实温度对真空电容率也有影响,在不同的温度环境下,物体的导电性能,电容器的储电性能会改变。
              而万有引力常数G就和温度没有关系,八大行星的运动轨迹已经证明,温度对它们在引力场中的加速度没有影响。


              IP属地:湖南7楼2024-12-09 12:02
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                上次就让你多夹几层纸试,怎么不试呢?很明显,铝板软,容易与做介质的纸紧密贴合,不锈钢板硬,稍有变形就不容易紧密贴合,多夹几层纸,不能紧密贴合的影响就小了。还有,你有没有测过你做实验时表笔与金属板间的电阻?如果压力不够大,表笔与不锈钢间的接触面积太小,可能会有电阻,导致测量中等效串了电阻,测得的数值也会偏小;而铝软,表笔容易将它压凹了,接触面积就大,电阻就小。


                IP属地:广东8楼2024-12-10 22:28
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