物理系综合设计实验小论文

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1、物理系综合设计实验小论文示波器测电容学生剧锦旗指导老师任丽英班级物本0901学号200909110017示波器测电容物本0901剧锦旗摘要：本实验研究了用示波器测电容器电容的四种方法：测电容和电阻两端峰值电压、测流过电容的最大电流和电容电压的变化率、测电容上电流和电压的相位差及测LC谐振频率。用这些方法分别测定了三个电容为0.1μF、0.01μF、0.001μF的电容器的电容，并就实验原理、实验操作、实验误差进行了分析。关键词：电容；电压轨迹；电压峰—峰值；相位差；谐振频率电容是电容器的参数之一，对于

2、解决生活及实验中的实际问题，有着很重要的作用。不同电容的电容器因所需不同而被应用在不同的地方，在实验室中测电容器的电容，已成为大学物理实验中很重要的一个环节。测量电容的方法很多，在以往的实验中，电容的测量通常采用电桥和Q表法，但这种因测量调节麻烦，在做实验时有一定的困难。在此实验中，我们用示波器测量电容的容量，该方法操作简单，且能加深我们对电容和电容性质的理解，巩固我们所学过的知识。1测电容和电阻两端峰值电压1.1理论依据设i和u分别代表某时刻通过电容的电流和电容两端的电压，若，则电容上的电量为：根据

3、电容的定义：1.2实验步骤（1）将0.1μF电容与1K电阻串联起，如图1所示。（2）将其接到低压号发生器上，调节信号发生器的频率，使其输出频率为1000Hz的信号（为提高测量的准确性，可用示波器对该频率进行校正）。（3）用示波器分别测出电容和电阻两端的电压峰值—峰值Upp和Vpp。（4）改变信号发生器的输出频率和幅度，重复以上测量。（5）将电容换成0.01μF和0.001μF再进行测量。1.3实验结果表1.1C0=0.01μF、R=1000Ω频率（Hz）Upp(V)Vpp(mv)5004.60×0.2

4、1.50×200.009840.0099710005.00×0.21.30×500.0099220003.60×0.21.20×200.010340004.90×0.24.90×500.0099380005.20×0.26.50×500.00988160004.80×0.24.80×0.1×10000.00996标准差为：σ={[(M－x1)2+(M－x2)2+(M－x3)2+…+(M－xn)2]╱n}1/2代入数据得，σ=1.22×10-4故C=±σ=0.00997±0.00012μF表1.2C0=

5、0.1μF、R=1000Ω频率（Hz）Upp(v)Vpp(v)5005.40×0.21.30×0.50.09820.099710005.20×0.21.40×0.50.098220005.60×0.25.60×10.099140003.20×0.23.28×0.50.10280005.30×0.25.60×10.0999160004.10×0.24.20×10.101标准差为：σ={[(M－x1)2+(M－x2)2+(M－x3)2+…+(M－xn)2]╱n}1/2代入数据得，σ=6.37×10-4故C

6、=±σ=0.0997±0.0006μF表1.3C0=0.001μF、R=1000Ω频率（Hz）Upp(v)Vpp(mv)5005.30×0.21.20×50.0009880.00098210005.90×0.21.41×50.00099220006.00×0.22.90×50.00097540003.50×0.22.40×50.00099480004.30×0.24.31×100.000972160005.70×0.25.66×100.000971标准差为：σ={[(M－x1)2+(M－x2)2+(M

7、－x3)2+…+(M－xn)2]╱n}1/2代入数据得，σ=1.11×10-5故C=±σ=0.000982±0.000011μF2.测流过电容的最大电流，电容电压的变化率2.1理论依据若电容：在最大时，i最大，所以测得流过电容上的电流的最大值及电容两端的电压的最大变化率，便可以求出C：2.2实验步骤（1）采用双踪示波器电路连接如图2，信号发生器的频率调至2000Hz。（2）调节示波器使荧光屏上显示一个周期的完整波形，如图3。（3）调节电阻两端的电压峰—峰值Vpp（即间接测出留过电容的电流的最大值）及电

8、压上电压轨迹的最大斜率。为了使测量更为准确，增大扫描时间，并调节示波器的灵敏度，是电压轨迹呈一线性。2.3实验结果表2.1C0=0.01μF、R=1000Ω频率(Hz)Vpp(mv)Du(v)Dt(ms)5005.10×501.62×11.2×0.10.009750.0099810004.40×501.80×0.50.8×0.10.0096920004.60×501.44×0.50.6×0.10.0099240003.90×202.70×0.10.5×0