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用下列器材测量电容器的电容:一块多用电表,一台直流稳压电源,一个待测电容器(额定电压16V),定值电阻R1(阻值未知),定值电阻R2=150Ω,电流传感器、数据采集器和计算机,单刀双

题目详情
用下列器材测量电容器的电容:
一块多用电表,一台直流稳压电源,一个待测电容器(额定电压16V),定值电阻R1(阻值未知),定值电阻R2=150Ω,电流传感器、数据采集器和计算机,单刀双掷开关S,导线若干.
实验过程如下:
实验次数 实验步骤
第1次 ①用多用电表的“×10”挡测量电阻R1,指针偏转如图甲所示.
②将电阻R1等器材按照图乙正确连接电路,将开关S与1端连接,电源向电容器充电.
③将开关S掷向2端,测得电流随时间变化的i-t曲线如图丙中的实线a所示.
第2次 ④用电阻R2替换R1,重复上述实验步骤②③,测得电流随时间变化的i-t曲线如图丁中的某条虚线所示.
说明:两次实验中电源输出的直流电压恒定且相同.
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请完成下列问题:
(1)由图甲可知,电阻R1的测量值为___Ω.
(2)第1次实验中,电阻R1两端的最大电压U=___V.利用计算机软件测得i-t曲线和两坐标轴所围的面积为42.3mA•S,已知电容器放电时其内阻可以忽略不计,则电容器的电容为C=___.
(3)第2次实验中,电流随时间变化的i-t曲线应该是图丁中的虚线___(选填“b”、“c”或“d”),判断依据是___.
▼优质解答
答案和解析
(1)欧姆表读数=表盘刻度×倍率=10×10=100Ω;
(2)由i-t图象得到开始时电流为:I=90mA=0.09A;
故最大电压为:U=IR1=0.09A×100Ω=9V;
故电容为:C=
Q
U
=
42.3mA•s
9V
=4.7×10-3F
(3)换用150Ω的电阻,则根据im=Um/R,因第2次实验的最大电流小些,故不是b;
根据Qm=CUm,因两条曲线分别与坐标轴所围的面积相等,故不是d,是c;
故答案为:(1)100;(2)9,4.7×10-3F;(3)c,根据im=Um/R,因第2次实验的最大电流小些,故不是b;根据Qm=CUm,因两条曲线分别与坐标轴所围的面积相等,故不是d.
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