描述
P3.1.6.1 在自由空間中測定球的電容
P3.1.6.2 在金屬板前面測定球的電容
絕緣安裝在自由空間中的帶電導體相對於無限遠參考點的電勢差 與物體的電荷 成正比。我們可以用以下關係來表示：
\(Q=C \cdot U\)
並稱C為物體的電容。因此，例如，自由空間中半徑為r的球體的電容為：
\(C = 4 \pi \epsilon_0 r\)
因為帶電球體相對於無限遠參考點的電勢差為：
\(U = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} \cdot \frac{Q}{r}\)
\(\epsilon_0=8.85 \cdot 10^{-12} \frac{As}{Vm}\)
實驗 P3.1.6.1 通過給球體充上已知高電壓U並使用作為庫侖計連接的電表放大器測量其電荷 來確定自由空間中球體的電容。測量針對不同的球體半徑 進行。評估的目的是驗證比例關係。
\(Q \propto U\)
\(C \propto r\)
實驗 P3.1.6.2 顯示出物體的電容也依賴於其環境，例如與其他接地導體的距離。在此實驗中，半徑為r的球體被安排在與接地金屬板距離 處，並使用高電壓 進行充電。現在該裝置的電容為
\(C = 4 \pi \epsilon_0 \cdot r (1+ \frac{r}{2s})\)
評估的目的是確認在球體和金屬板之間任意給定距離s下，電荷
Q和電勢差U之間的比例關係。
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