用示波器测电容.docx

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1、用示波器测电容班级：*******姓名：***学号：************实验时间：2011.9.29摘要：电容在交流电路中电压与电流间除了大小发生变化，相位也发生了改变。而通过示波器可以很清楚地观察到这些变化，利用示波器及电容的交流特性，可测定给定电容的大小。本实验研究了用示波器测电容器电容的方法:测RLC谐振频率。用这方法测定了未知电容，并就实验原理、实验操作、实验误差进行了分析。关键词：电容、电感、相位差、示波器、谐振频率一、引言电容是电容器的参数之一，对于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

2、同的地方。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，且能巩固我们所学过的知识。二、实验任务根据实验室提供的仪器，利用示波器测量给定电容的大小。三、实验仪器信号发生器，双踪示波器，万用电表，面包板，电阻，电感，电容，导线。四、实验原理测RLC谐振频率通过逐点改变加在(直接或者间接)RLC谐振回路上信号频率来找到最大输出时的频率点，并把这一频率点定义为RLC谐振频率。RLC串联电路如图1所示。图1RLC串联电路所加交流电压（有效值）的角频率为。则电路的复阻抗为：（1）复阻抗的模:(2)复阻抗的幅角:(3)即该电路电流滞后于总电压的位相差。

3、回路中的电流I（有效值）为：(6)上面三式中Z、、I均为频率(或角频率，)的函数，当电路中其他元件参数取确定值的情况下，它们的特性完全取决于频率。图2（a）、（b）、（c）分别为RLC串联电路的阻抗、相位差、电流随频率的变化曲线。其中，（b）图曲线称为相频特性曲线；（c）图曲线称为幅频特性曲线。图2RLC串联电路幅频、相频曲线由曲线图可以看出，存在一个特殊的频率，特点为：（1）当时，，电流相位超前于电压，整个电路呈电容性；（2）当时，，电流相位滞后于电压，整个电路呈电感性；（3）当时，即或（4）随偏离越远,阻抗越大,而电流越小.此时，，表明电路中电

4、流I和电压同位相，整个电路呈现纯电阻性，这就是串联谐振现象。此时电路总阻抗的模为最小，，电流则达到极大值。易知，只要调节、、中的任意一个量，电路都能达到谐振。根据LC谐振回路的谐振频率或(9)可求得C：(10)五、实验内容1、电路连接如图1。2、在调节信号发生器的频率的同时观察电容两端电压的变化，当调至某一频率时，电压为最大，测得这个最大值及信号的周期（或频率）。3、由这个最大值的周期（或频率）计算所得电容的容抗。六、数据处理和分析测RLC谐振频率L=10mHU=2VR=200Ωf（KHz）4.004.204.404.604.805.105.305

5、.605.90R上电压U（V）1.801.902.002.052.102.122.102.052.00理论上:,f=5.03KHZ实际上:,f=X10-8库仑相对误差:S=(1X10-7-9.74X10-8)/1X10-7=2.6%七、实验误差分析1、系统误差:被测量的电容元件自身电容大小与标定值有误差；选取的频率组数不够多，电压最大时的频率值不够精确；示波器的图像的线条有粗细，使结果有误差；电压不稳定；2、随机误差:示波器上读数误差；读取数据产生误差；电容选择错误；八、结束语在本次示波器测电容的实验中,我们想出了两种方法去测量,由于时间关系,我们

6、选择了RLC谐振频率的方法去测量电容的大小。然而在本次示波器测电容的实验中，刚开始的时候我们并未调出相应波形图，经过同学指点帮助发现正负接反，调整电路后得以改善。这次设计性试验，很好的锻炼了我们的学习思维能力和独立思考能力。还加强了我们的探索意识，对错误不断思考寻找方法，并提高了团结合作意识。同时我明白了实验对学习是十分重要的，有很大的促进作用。九、参考文献《大学物理实验提高模块实验讲义(信计类)》理学院物理实验教学中心编2011.9《大学物理基础》赵丽华等理学院物理实验组编2008年9月百度,搜狗等网页