計算電容器

可按其幾何尺寸測量值準確計算出其電容量的精密電容器。計算電容器的阻抗值從力學基本單位導出,所以可作為一種絕對測定電阻單位的方法(見電單位的絕對測定)。

基本介紹

  • 中文名:計算電容器
  • 外文名:計算電容器
  • 國家:澳大利亞
  • 時期:20世紀40年代以前
簡介,測定,

簡介

原則上,普通的平板電容器、同軸圓柱電容器等均可作為計算電容器。但為了計算出這些電容器的電容量,需要準確測出許多幾何尺寸,並計算出修正量,不易實現。20世紀40年代以前,儘管作了很大努力,各種計算電容器的不確定度(見電磁測量誤差)均大於1×10-4。
1956年,澳大利亞的A.M.湯普森和D.G.蘭帕德證明:無限長柱面的兩兩相對象限之間每單位長度上的電容,當各部分選得使其相等時,則電容量與橫截面的形狀和大小無關。此即為蘭帕德定理。根據此定理可設計出一種平行柱形電極的計算電容器,其電容量只取決於電極的軸向長度,與電容器的截面形狀無關。而軸向長度可以用光波干涉儀準確地測定,這樣就使計算電容器的不確定度下降到3×10-7~10-8量級。
湯普森-蘭帕德型計算電容器的電容量很小,不到1皮法。所以需用比例高度準確的感應耦合比例臂電橋把量值傳遞到電容工作基準和各種電容標準(見標準電容器)。

測定

計算電容器也可用來對電阻和自感基準進行絕對測定。利用平衡方程ωRC=1的直角電橋,可從電容量及頻率值導出電阻的量值,從而對電阻基準進行絕對測定。測定時常取電橋電源的角頻率ω=104弧度/秒,電容量C=10納法,導出的電阻值R為10千歐。這樣的參數大小適中,易達到較高的測定準確度。用此種方法絕對測定電阻的不確定度為10-7~10-8量級。
利用平衡方程ω2LC=1的諧振電橋(見經典交流電橋),可用電容量及頻率值對自感量L進行絕對測定,不確定度為10-6量級。
中國的計算電容器於1978年建成,不確定度為3.5×10-7,絕對測定電阻基準的不確定度為5×10-7,絕對測定自感基準的不確定度為5×10-6。

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