南昌大學(xué)示波器測電容實(shí)驗(yàn)報(bào)告

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1、南昌大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：示波器測電容學(xué)院：信息工程學(xué)院專業(yè)班級：物聯(lián)網(wǎng)工程151學(xué)生姓名：董依凡學(xué)號：6106215030實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)大樓座位號：40號實(shí)驗(yàn)時(shí)間：第十一周星期三下午3：45開始6一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、進(jìn)一步熟悉數(shù)字示波器的主要技術(shù)性能與使用并學(xué)會利用示波器測電容的容值。2、觀察RC和RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)過程，加深對電容充、放電規(guī)律特性的認(rèn)識。3、學(xué)會用半衰期方法測量RC暫態(tài)過程時(shí)間常數(shù)。4、觀察RLC串聯(lián)電路的諧振現(xiàn)象，用示波器確定諧振頻率。二、實(shí)驗(yàn)原理1、RLC串聯(lián)諧振將電阻R、自感L和電容C串聯(lián)后加上交變電壓如圖所示圖1RLC串聯(lián)電路在交變電

2、路中，電容C和電感L兩端的阻抗與電壓的園頻率有關(guān)，所加交流電壓（有效值）的角頻率為，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)6上面三式中Z、、I均為頻率(或角頻率，)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：當(dāng)時(shí)，，電流相位超前于電壓，整個(gè)電路呈電容

3、性；當(dāng)時(shí)，，電流相位滯后于電壓，整個(gè)電路呈電感性；當(dāng)時(shí)，即或隨偏離越遠(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。因此，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)2、示波法測量f0用低頻信號發(fā)生器作為交流電源，把串聯(lián)電路的總電壓U加在示波器Y軸上，把電流信號（即UR，因?yàn)镮與UR同相位）加在X軸上，示波器將得到一個(gè)如下所示圖李薩茹圖形。改變信號源頻率，當(dāng)李薩如圖形由橢圓變?yōu)橹本€時(shí)6，則電路處于諧振狀態(tài)。此時(shí)，信號源頻率即等于。圖3測

4、量線路圖若用雙蹤示波器觀察，則把U及UR分別輸?shù)绞静ㄆ鱕A和YB，當(dāng)兩波形能完全重合時(shí)，U與UR同相位，電路處于諧振狀態(tài)。三、實(shí)驗(yàn)儀器雙蹤數(shù)字示波器、多功能信號源、電阻、電容（1微法）、電感、導(dǎo)線若干四、實(shí)驗(yàn)步驟(1)電路連接如圖3,其中L=10mH,C=1μF,R=200歐(2)在調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的頻率的同時(shí)觀察李薩茹圖形的變化，當(dāng)調(diào)至某一頻率時(shí)，當(dāng)李薩如圖形由橢圓變?yōu)橹本€時(shí)，電路處于諧振狀態(tài)。（電壓為最大，測得這個(gè)信號的頻率）。(3)由諧振頻率計(jì)算所得電容的實(shí)驗(yàn)值。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（1）RC電路實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234567f(kHz)124.571214.516電容Upp(v)127.03.62

5、.21.21.51.5電阻Vpp(v)18181818181818=1.592kHzf=1.56kHz6由圖知f=900HZ時(shí),Uc最大（2)LC電路f測=1.57kHz實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234567f(kHz)3004008001k1.6k1.8k2k電容Uc17.020.522.621.216.515.513.6六、實(shí)驗(yàn)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(dòng)產(chǎn)生誤差62、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)誤差七、附上原始數(shù)據(jù)6