用示波器測電容設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

《用示波器測電容設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、用示波器測電容摘要：電容在交流電路中電壓與電流間除了大小發(fā)生變化，相位也發(fā)生了改變。而通過示波器可以很清楚地觀察到這些變化，利用示波器及電容的交流特性，可測定給定電容的大小。本實(shí)驗(yàn)研究了用示波器測電容器電容的方法:測RLC諧振頻率。用這方法測定了未知電容，并就實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：電容電壓峰—峰值相位差諧振頻率一、引言電容是常用的電學(xué)元件，是電容器的參數(shù)之一，在實(shí)際電路（特別是交流電路）中廣泛應(yīng)用。對于解決生活及實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際問題，有著很重要的作用，不同電容的電容器因所需不同

2、而被應(yīng)用在不同的地方。電容大小的測量有很多種方法，在此實(shí)驗(yàn)中，利用前兩次RLC串聯(lián)諧振電路的研究和對電容和電容性質(zhì)的理解，用示波器來測量電容的容量。二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的儀器，利用示波器測量給定電容的大小。三、實(shí)驗(yàn)要求1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，查閱有關(guān)資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案①根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，查閱有關(guān)資料，理解電容的交流特性，推導(dǎo)測量公式，畫出設(shè)計(jì)電路圖。②自擬實(shí)驗(yàn)步驟和直接測量數(shù)據(jù)的記錄表格；③選擇實(shí)驗(yàn)儀器（型號或規(guī)格）和電學(xué)元件（在實(shí)驗(yàn)室提供的范圍內(nèi)）。④對實(shí)驗(yàn)方案做可行性報(bào)告分析。2、根據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，

3、將測量的數(shù)據(jù)填入表中，并與電容的標(biāo)稱值對比，計(jì)算測量誤差。3、寫出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較、分析、討論。四、實(shí)驗(yàn)儀器信號發(fā)生器、雙蹤示波器、未知電容一個(gè)、電阻兩個(gè)（R1=200Ω，R2=5100Ω5）、電感兩只（L1=10mH,L2=50mH），面包板一個(gè)、導(dǎo)線若干。五、實(shí)驗(yàn)原理測RLC諧振頻率通過逐點(diǎn)改變加在(直接或者間接)RLC諧振回路上信號頻率來找到最大輸出時(shí)的頻率點(diǎn)，并把這一頻率點(diǎn)定義為RLC諧振頻率。RLC串聯(lián)電路如圖1所示。圖1RLC串聯(lián)電路所加交流電壓（有效值）的角頻率為。

4、則電路的復(fù)阻抗為：（1）復(fù)阻抗的模:(2)復(fù)阻抗的幅角:(3)即該電路電流滯后于總電壓的位相差。回路中的電流I（有效值）為：(6)上面三式中Z、、I均為頻率(或角頻率，)5的函數(shù)，當(dāng)電路中其他元件參數(shù)取確定值的情況下，它們的特性完全取決于頻率。圖2（a）、（b）、（c）分別為RLC串聯(lián)電路的阻抗、相位差、電流隨頻率的變化曲線。其中，（b）圖曲線稱為相頻特性曲線；（c）圖曲線稱為幅頻特性曲線。圖2RLC串聯(lián)電路幅頻、相頻曲線由曲線圖可以看出，存在一個(gè)特殊的頻率，特點(diǎn)為：（1）當(dāng)時(shí)，，電流相位超前于電壓

5、，整個(gè)電路呈電容性；（2）當(dāng)時(shí)，，電流相位滯后于電壓，整個(gè)電路呈電感性；（3）當(dāng)時(shí)，即或（4）隨偏離越遠(yuǎn),阻抗越大,而電流越小.此時(shí)，，表明電路中電流I和電壓同位相，整個(gè)電路呈現(xiàn)純電阻性，這就是串聯(lián)諧振現(xiàn)象。此時(shí)電路總阻抗的模為最小，，電流則達(dá)到極大值。易知，只要調(diào)節(jié)、、中的任意一個(gè)量，電路都能達(dá)到諧振。根據(jù)LC諧振回路的諧振頻率或(9)可求得C：(10)5六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)步驟(1)電路連接如圖1，其中.(2)在調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的頻率的同時(shí)觀察電容兩端電壓的變化，當(dāng)調(diào)至某一頻率時(shí)，電壓為最大，測得這個(gè)

6、最大值及信號的周期（或頻率）。(3)由這個(gè)最大值的周期（或頻率）計(jì)算所得電容的容抗。七、數(shù)據(jù)處理和分析測RLC諧振頻率R=200Ωf（KHz）1.032.033.034.035.035.135.23R上電壓U（V）0.741.452.253.13.73.73.8R=200Ωf（KHz）5.435.535.635.735.836.03R上電壓U（V）3.73.653.63.553.553.4數(shù)據(jù)處理：5=0.0998uF=99.8nF絕對誤差：相對誤差：八、實(shí)驗(yàn)誤差分析1、系統(tǒng)誤差（1）儀器不精確,造

7、成誤差（2）示波器的圖像有厚度，使結(jié)果有誤差（3）圖像抖動產(chǎn)生誤差2、偶然誤差（1）儀器操作失誤造成電路連接錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤差（2）觀察時(shí)未使振幅達(dá)到最大就進(jìn)行讀數(shù)（3）讀數(shù)誤差八、結(jié)束語本次實(shí)驗(yàn)很大的一個(gè)特點(diǎn)就是以前兩次實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，可以自行選擇不同的實(shí)驗(yàn)方法，讓我們對物理實(shí)驗(yàn)有了一個(gè)深刻的認(rèn)識：俗話說實(shí)踐出真知，只有經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的知識，才能算得上是真正的知識。在本實(shí)驗(yàn)中，我們選擇了RLC電路的連接方法，選用104電容，并用示波器測量電容。在測量的過程中，盡管實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為繁瑣，電路連接比較麻煩，有時(shí)

8、候示波器的圖像顯示不出來，但我們還是耐心的完成了實(shí)驗(yàn)，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。九、參考文獻(xiàn)[1]書籍：趙麗華等.新編大學(xué)物理實(shí)驗(yàn).浙江大學(xué)出版社.2007[2]網(wǎng)站：http://wenku.baidu.com/view/11ffbc1eb7360b4c2e3f640e.html5