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1、用示波器測電容班級：姓名：學號：摘要：利用示波器及電容的交流特性，可測定給定電容的大小。本實驗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，并就實驗原理、實驗操作、實驗誤差進行了分析。關(guān)鍵詞：電容電壓峰—峰值相位差諧振頻率一、引言電容是電容器的參數(shù)之一，對于解決生活及實驗中的實際問題，有著很重要的作用，不同電容的電容器因所需不同而被應(yīng)用在不同的地方，在實驗室中測電容器的電容，已成為大學物理實驗中很重要的一個環(huán)節(jié)。在此實驗中，我們用示波器測量電容的容量，該方法操作簡單，且能加深我們對電容和電容性質(zhì)的理解，鞏固我們所學過的知識。二、實驗任務(wù)根據(jù)實驗室提供
2、的儀器，利用示波器測量給定電容的大小。三、實驗儀器信號發(fā)生器，雙蹤示波器，未知電容一個，電阻兩個(R1=200Ω，R2=5100Ω)，電感兩只（L1=10mH，Ｌ２=３５），面包板一個，導線若干。四、實驗原理測RLC諧振頻率通過逐點改變加在(直接或者間接)RLC諧振回路上信號頻率來找到最大輸出時的頻率點，并把這一頻率點定義為RLC諧振頻率。RLC串聯(lián)電路如圖1所示。6圖1RLC串聯(lián)電路所加交流電壓（有效值）的角頻率為。則電路的復阻抗為：（1）復阻抗的模:(2)復阻抗的幅角:(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
3、率，)的函數(shù)，當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。6圖2RLC串聯(lián)電路幅頻、相頻曲線由曲線圖可以看出，存在一個特殊的頻率，特點為：（1）當時，，電流相位超前于電壓，整個電路呈電容性；（2）當時，，電流相位滯后于電壓，整個電路呈電感性；（3）當時，即或（4）隨偏離越遠,阻抗越大,而電流越小.此時，，表明電路中電流I和電壓同位相，整個電路呈現(xiàn)純電阻性，這就是串聯(lián)諧振現(xiàn)象。此時電路總阻抗的模為最小，，電流則達到
4、極大值。易知，只要調(diào)節(jié)、、中的任意一個量，電路都能達到諧振。根據(jù)LC諧振回路的諧振頻率或(9)可求得C：(10)五、實驗內(nèi)容（或步驟）1.按圖1連接電路，其中，，輸入信號幅度為２．０V，測量諧振頻率。.2.測量曲線。在諧振頻率左右各選取5個測量頻率點，用示波器6測量電阻上的電壓，并記錄數(shù)據(jù)。附近的測量點可相對集中些，目的是能將曲線尖銳部分描繪得準確些，得到滿意的諧振曲線。根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪制RLC串聯(lián)電路的諧振曲線。3．根據(jù)圖像可以得到諧振頻率，從而由式（7）可算得電容C。六、數(shù)據(jù)處理和分析U-f數(shù)據(jù)記錄表：頻率/kHz１．０１．５２．０２．５３．０３．５４．０４．５５．０５．５電壓
5、U/V２．４４．０６．２９．０８．５６．５２．５２．１１．８１．５數(shù)據(jù)處理：由：6得：由間接測量結(jié)果的不確定度得合成公式得：絕對誤差：相對誤差：七、實驗誤差分析1、系統(tǒng)誤差（1）儀器不精確,造成誤差（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誤，從而產(chǎn)生誤差（2）觀察時未使振幅達到最大就進行讀數(shù)（3）讀數(shù)誤差八、結(jié)束語通過這次設(shè)計型試驗感覺受益匪淺，與以前的依著老師給我們的示范畫瓢實驗不同，這次的作業(yè)充分體現(xiàn)出注重實驗的探索性，通過自主設(shè)計實驗?zāi)康?，實驗儀器，實驗原理以及實驗步驟，清楚了實驗與理論的關(guān)系，結(jié)合實驗中出現(xiàn)的
6、問題以及實驗技能的有關(guān)問題。俗話說實踐出真知，只有經(jīng)過實踐檢驗的知識，才能算得上是真正的知識。在本實驗中，我們選擇了RLC電路的連接方法，并用示波器測量電容，6這對增強我們的物理邏輯思維是大有益處的。在測量的過程中，盡管實驗數(shù)據(jù)較為繁瑣，但我們還是耐心的完成了實驗，培養(yǎng)了我們在實驗中的耐心，這是做科學實驗探索的一個基本要求，得以最終以良好的狀態(tài)完成了實驗。九、參考文獻[1]書籍：書籍：大學物理實驗?zāi)K化教程（理工類）趙麗華戴朝卿等編[2]書籍：曾天海.徐加勤.謝路平.用示波器粗測電容電感值[J]，1996，9（4）：26—28.[3]網(wǎng)址：http://wenku.baidu.c
7、om/view/520555b81a37f111f1855b6f.html6
