用示波器测电容设计性实验

1、 实验名称：示波器测电容 姓名：王均 班级：自动化151班 学号：6101215022 座位号：306用示波器测电容 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 电压峰峰值 相位差 谐振频率一、引言电容是常用的电学元件，是电容器的参数之一，在实际电路（特别是交流电路）中广泛应用。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

2、器因所需不同而被应用在不同的地方。电容大小的测量有很多种方法，在此实验中，利用前两次RLC串联谐振电路的研究和对电容和电容性质的理解，用示波器来测量电容的容量。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、实验要求 1、根据实验任务，查阅有关资料，设计实验方案 根据实验任务，查阅有关资料，理解电容的交流特性，推导测量公式，画 出设计电路图。 自拟实验步骤和直接测量数据的记录表格； 选择实验仪器（型号或规格）和电学元件（在实验室提供的范围内）。 对实验方案做可行性报告分析。 2、根据设计实验方案，将测量的数据填入表中，并与电容的标称值对比，计算测量误差。 3、写出完整的实

3、验报告，并对实验结果进行比较、分析、讨论。四、 实验仪器 信号发生器、双踪示波器、未知电容一个、电阻两个（R1=200，R2=5100）、电感两只（L1=10mH,L2=50mH），面包板一个、导线若干。五、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1 RLC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。回路中的电流I（有效值）为： (6)上面三式中Z、I均为频率 (

4、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2 RLC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)六、实验内容实验步骤(1)电路连接如图1，其中.(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。七、数据处理和分析 C=0.022F R=200。数据处理：=0.0998uF=99.8nF绝对误差：相对误差：八、实验误差分析1、系统误差 （1）仪器不精确,造成误差（2）示波器的图像有厚