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【實作實驗室】汽車外殼的等效電容有多大?

   
作者:實作派

前陣子稍微研究了靜電,因此好奇一台汽車外殼對地的等效電容到底是多少?這樣可以大概知道車子能儲存多少電荷,但一想要把儀器設備搬到戶外去我就頭大,所以決定採用推衍式的偷吃步方法,先用小模型找出等效電容值,再依據公式等比例放大,也許誤差會很大,例如可能有 2~5 倍的容值誤差,但不太可能出現 1000 倍的誤差,所以在量級上應該算是可信的,就讓我們開始這誤差有點大的量測吧。

土炮測量汽車外殼電容值

我的作法預計是這樣,如下圖,要先在室內模擬一台汽車停在地面上,求得這個待測電容 C1 後,再透過電容公式按比例放大,找出實際車子的對地等效電容,實驗電路如下:

測量汽車外殼等效電容的電路(圖片來源:實作派提供)

右邊的 R1 是示波器探棒的輸入電阻,以前使用示波器時通常沒人會在意探棒的輸入阻抗 10M ohm,因為一般電路的輸出阻抗與負載電阻都遠小於探棒的阻抗,所以探棒不會影響測量結果。

而我這裡會特別提出來講,是因為這次的待測物的等效電容很小,充放電快,為了避免看不到充放電波形的窘境,所以我設定 R3 要用大電阻,讓 C1 可以慢慢充放電,如果要使用大阻值的 R3,就需要把探棒的阻抗考慮進來,因為探棒觸碰電路之後,自身的阻抗會影響量測結果。

為了將來在示波器上較好分辨波形的正確與否,我刻意將 R3 的電阻值設定與探棒 R1 的阻抗相同 10M ohm 如下圖,這樣剛好 R3、R1 可以做 1/2 比例的分壓。

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