请解释高电阻放电法测电阻。
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实验3-10 放电法测量高电阻
【实验简介】
电阻按阻值的大小大致可分为三类：1欧姆以下的为低值电阻；1欧姆到100千欧姆之间的为中值电阻；100千欧姆以上的为高值电阻。对不同阻值的电阻，其测量方法不尽相同。例如，惠斯通电桥通常用于测量中值电阻。而对于测量金属的电阻率、分流器的电阻、电机和变压器绕组的电阻、以及其它低值阻值的电阻时，，由于接线电阻和接触电阻（数量级为10-2～10-3欧姆）的存在，为消除和减少这些电阻对测量结果的影响，常采用开耳文电桥。而对于高阻值电阻一般可利用本实验所介绍的电容充放电法来进行测量，通过本实验可了解RC电路的放电规律， 学会用放电法测量高电阻，了解冲击电流计的结构及其测量原理，掌握其使用方法，学习用线性回归法处理数据。
【预习操作要点】
1．冲击电流计测量电量的原理
冲击电流计是电磁测量中的基本精密仪器之一，是用于测量瞬时脉冲电流所迁移的电量。通过电量的测定，便可测量出与之有关的其它物理量，如磁感应强度、高阻、电容等。
冲击电流计的结构与复射式灵敏电流计基本相同，所不同的是它的线圈较扁而宽，因而冲击电流计线圈的转动惯量比灵敏电流计要大得多，这样确保了它有较长的自由振荡周期冲击电流计与复射式灵敏电流计的结构基本相同，其主要区别仅在于冲击电流计动圈的转动惯量比灵敏电流计要大得多，这样确保了它有较长的自由振荡周期冲击电流计与复射式灵敏电流计的结构基本相同，其主要区别仅在于冲击电流计动圈的转动惯量比灵敏电流计要大得多，这样确保了它有较长的自由振荡周期T0（，D为悬丝扼转系数）。一般灵敏电流计的T0为1~2秒，普通磁电式电流计T0为3~5秒，而冲击电流计的T0可达10秒以上。
利用T0大这一特点，才得以去测量电荷量。当时间间隔t（t<<T0）所短的脉冲电流i通过线圈时，有
（1）在脉冲电流通过的时间内，线圈虽获得一定的角速度，但还来不及偏转，角位移为零，仍然处在静止状态。
（2）当线圈开始偏转时，脉冲电流已全部流过线圈。
基于上述两点可以推导出：线圈的第一次最大偏转角am与迁移电荷量q（）成正比，这就是冲击电流计测量电荷量的原理。
2．电容放电法测量高电阻
将一可调标准电容与待测高电阻并联组成RC电路，用冲击电流计测量RC电路放电t秒后电容极板上的剩余电量。将电容器的剩余电量通过冲击电流计放电，由于通过电流计的电量正比于冲击电流计的第一次冲击（偏转）距离d，则，式中Cq是冲击电流计在开路状态（R外»∞）下冲击常数，它表示标尺偏转一格所通过的电量，单位是库/格（C/mm）。
同样若与Q0对应的第一次冲击距离是d0，则有
又电容器C在放电过程中极板上某时刻的电量
则由上式可知
两边取自然对数
可见与t呈线性关系，斜率为，则有
这样，只要用冲击电流计测出对应于一系列放电时间t的第一次冲击距离d，绘制t~lnd曲线，R值可利用斜率k与电容量C求出。
3．实验条件的选取
（1）选取合适的电容C
实验待测高电阻值约为108W，实验要求RC电路充放电时间常数t»50秒，而t=RC，这样可计算出电容C。
（2）选取合适的电容C的充电电压V使d0£20cm
由于，实验中电压变化从小开始观测V与d之间的关系，直到合适为止。
（3）选取实验测量点
由于电容极板上的剩余电量，也就是电流计第一次冲击距离与放电时间成指数关系，由其关系式可知，在放电初期（0<t<t）及放电末期（2t<t£3t），第一次冲击距离与放电时间近似线性变化，这样在放电初期及放电末期时间间隔可取大点，分别选取3~4个点。而中间（t£t£2t）可选取7~9个点。
（4）校正实验数据
分别选取并测量放电时间t=t、2t、3t所对应的d值，与理论值相比即知实验数据的准确性。
（5）漏电阻修正
通常情况下漏电阻阻值高于待测电阻1~2个数量级，这样其相应的时间常数也高1~2个数量级，所以测量漏电阻时放电时间可分别选取0秒、100秒、200秒、300秒、500秒。
4．实验中注意问题
（1）冲击电流计是用来测量脉冲电流迁移的电量，绝对不允许将它的两端直接与电源两极或有恒定电压输出的两端连接，以防因通过持续的较大的电流而被烧坏。
（2）冲击电流计与灵敏电流计相似，随其外电路电阻R外（所谓电流计外电路电阻是指并联在电流计两端并与电流计组成闭合回路的电阻）的不同有欠阻尼、临界阻尼、过阻尼三种运动状态，测量常用稍欠阻尼状态。实验电路中在电流计两端并一开关，此开关做阻尼开关用，通常是断开的，按下接通。当运动的光标通过电流计平衡位置时，按下此开关，将使运动的光标在平衡位置处很快静止。
（3）电容器上的电荷可通过各种途径而泄露，在测量高电阻时成为突出的问题。人体电阻只有几十欧姆，是一个主要的漏电路径，因此实验时身体部分不要接触电容及电阻的引线。此外，实验中为了准确测量一系列放电时间t所对应的第一次冲击距离d，转换电路开关连接电流计时的位置应相同。
【实验仪器】
冲击电流计，直流稳压电源，可调电容箱，电压表，滑线变阻器，双刀双掷开关， 秒表，阻尼电键。
【分析思考】
1.冲击电流计与灵敏电流计两者结构及用途上的异同是什么？
2.何谓冲击电流计的开路常数、闭路常数？本实验中冲击电流计工作在哪种状态？
3.如何用本实验仪器测量未知电容?
4.冲击电流计的设计中应用了哪些物理学原理?有何体会？
2005 (C) Copyright 大学物理实验室, All right reserved
Designed By: 北方
【实验简介】
电阻按阻值的大小大致可分为三类：1欧姆以下的为低值电阻；1欧姆到100千欧姆之间的为中值电阻；100千欧姆以上的为高值电阻。对不同阻值的电阻，其测量方法不尽相同。例如，惠斯通电桥通常用于测量中值电阻。而对于测量金属的电阻率、分流器的电阻、电机和变压器绕组的电阻、以及其它低值阻值的电阻时，，由于接线电阻和接触电阻（数量级为10-2～10-3欧姆）的存在，为消除和减少这些电阻对测量结果的影响，常采用开耳文电桥。而对于高阻值电阻一般可利用本实验所介绍的电容充放电法来进行测量，通过本实验可了解RC电路的放电规律， 学会用放电法测量高电阻，了解冲击电流计的结构及其测量原理，掌握其使用方法，学习用线性回归法处理数据。
【预习操作要点】
1．冲击电流计测量电量的原理
冲击电流计是电磁测量中的基本精密仪器之一，是用于测量瞬时脉冲电流所迁移的电量。通过电量的测定，便可测量出与之有关的其它物理量，如磁感应强度、高阻、电容等。
冲击电流计的结构与复射式灵敏电流计基本相同，所不同的是它的线圈较扁而宽，因而冲击电流计线圈的转动惯量比灵敏电流计要大得多，这样确保了它有较长的自由振荡周期冲击电流计与复射式灵敏电流计的结构基本相同，其主要区别仅在于冲击电流计动圈的转动惯量比灵敏电流计要大得多，这样确保了它有较长的自由振荡周期冲击电流计与复射式灵敏电流计的结构基本相同，其主要区别仅在于冲击电流计动圈的转动惯量比灵敏电流计要大得多，这样确保了它有较长的自由振荡周期T0（，D为悬丝扼转系数）。一般灵敏电流计的T0为1~2秒，普通磁电式电流计T0为3~5秒，而冲击电流计的T0可达10秒以上。
利用T0大这一特点，才得以去测量电荷量。当时间间隔t（t<<T0）所短的脉冲电流i通过线圈时，有
（1）在脉冲电流通过的时间内，线圈虽获得一定的角速度，但还来不及偏转，角位移为零，仍然处在静止状态。
（2）当线圈开始偏转时，脉冲电流已全部流过线圈。
基于上述两点可以推导出：线圈的第一次最大偏转角am与迁移电荷量q（）成正比，这就是冲击电流计测量电荷量的原理。
2．电容放电法测量高电阻
将一可调标准电容与待测高电阻并联组成RC电路，用冲击电流计测量RC电路放电t秒后电容极板上的剩余电量。将电容器的剩余电量通过冲击电流计放电，由于通过电流计的电量正比于冲击电流计的第一次冲击（偏转）距离d，则，式中Cq是冲击电流计在开路状态（R外»∞）下冲击常数，它表示标尺偏转一格所通过的电量，单位是库/格（C/mm）。
同样若与Q0对应的第一次冲击距离是d0，则有
又电容器C在放电过程中极板上某时刻的电量
则由上式可知
两边取自然对数
可见与t呈线性关系，斜率为，则有
这样，只要用冲击电流计测出对应于一系列放电时间t的第一次冲击距离d，绘制t~lnd曲线，R值可利用斜率k与电容量C求出。
3．实验条件的选取
（1）选取合适的电容C
实验待测高电阻值约为108W，实验要求RC电路充放电时间常数t»50秒，而t=RC，这样可计算出电容C。
（2）选取合适的电容C的充电电压V使d0£20cm
由于，实验中电压变化从小开始观测V与d之间的关系，直到合适为止。
（3）选取实验测量点
由于电容极板上的剩余电量，也就是电流计第一次冲击距离与放电时间成指数关系，由其关系式可知，在放电初期（0<t<t）及放电末期（2t<t£3t），第一次冲击距离与放电时间近似线性变化，这样在放电初期及放电末期时间间隔可取大点，分别选取3~4个点。而中间（t£t£2t）可选取7~9个点。
（4）校正实验数据
分别选取并测量放电时间t=t、2t、3t所对应的d值，与理论值相比即知实验数据的准确性。
（5）漏电阻修正
通常情况下漏电阻阻值高于待测电阻1~2个数量级，这样其相应的时间常数也高1~2个数量级，所以测量漏电阻时放电时间可分别选取0秒、100秒、200秒、300秒、500秒。
4．实验中注意问题
（1）冲击电流计是用来测量脉冲电流迁移的电量，绝对不允许将它的两端直接与电源两极或有恒定电压输出的两端连接，以防因通过持续的较大的电流而被烧坏。
（2）冲击电流计与灵敏电流计相似，随其外电路电阻R外（所谓电流计外电路电阻是指并联在电流计两端并与电流计组成闭合回路的电阻）的不同有欠阻尼、临界阻尼、过阻尼三种运动状态，测量常用稍欠阻尼状态。实验电路中在电流计两端并一开关，此开关做阻尼开关用，通常是断开的，按下接通。当运动的光标通过电流计平衡位置时，按下此开关，将使运动的光标在平衡位置处很快静止。
（3）电容器上的电荷可通过各种途径而泄露，在测量高电阻时成为突出的问题。人体电阻只有几十欧姆，是一个主要的漏电路径，因此实验时身体部分不要接触电容及电阻的引线。此外，实验中为了准确测量一系列放电时间t所对应的第一次冲击距离d，转换电路开关连接电流计时的位置应相同。
【实验仪器】
冲击电流计，直流稳压电源，可调电容箱，电压表，滑线变阻器，双刀双掷开关， 秒表，阻尼电键。
【分析思考】
1.冲击电流计与灵敏电流计两者结构及用途上的异同是什么？
2.何谓冲击电流计的开路常数、闭路常数？本实验中冲击电流计工作在哪种状态？
3.如何用本实验仪器测量未知电容?
4.冲击电流计的设计中应用了哪些物理学原理?有何体会？
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