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用示波器测电容的设计与实现

精品资料
用示波器测电容的设计与实现
实验时间：2010年12月3日

摘要： 本实验研究了用示波器测电容器电容的一种方法：测电容上的电压和电流的相位差，测定电容器的电容，并就实验原理、实验操作、实验误差进行分析。

关键词：示波器，电容，交流，相位差，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用在不同的地方，在实验室中测电容器的电容，已成为大学生物理实验中的很重要的一个环节。本实验，我们用示波器测电容器的容量，加深我们对电容和电容的性质，并巩固我们所学的知识。
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
1.信号发生器
2.双踪示波器
3. 未知电容一个
4．电阻两个（R2=5100Ω）
5．面包板一个，导线若干
四、实验原理
此法是根据电容上的电流和电压的相位差: （1）
进行测量的，若已经测出,那么 （2）
则可求得C： （3）

五、实验内容（或步骤）
(1)采用双踪示波器连接电路如图2（电阻R2采用适当的阻值），使信号发生器输出频率为5000Hz。
（2）调节示波器，是两个轨迹都显示出一个完整的波形（见图4）,在水平上测出两个波形的时间差，便是电流及电压二者的相位差。
（3）为了减小测量误差，增大扫描灵敏度，使二者的轨迹在过零处尽可能分离很远些，测得这个时间差。

六、数据处理和分析
表1 ，R2=5100Ω
频率（Hz）
ω
(ms)

（μF）
1000
2000π
0.24
1.263×10-2
1.237×10-2
1500
3000π
0.22
1.255×10-2
2000
4000π
0.225
1.194×10-2

相对误差为:
R2=5100Ω
η=%=23.7%
七、实验误差分析
1、 系统误差
（1）示波器面板刻度本身精确度不够；
（2）波形本身具有一定宽度；

2、偶然误差
（1）、操作者读数时产生误差；
八、结束语
在本实验中，我们使用了用示波器测量电容的新方法，测得了位置电容值得电容器，所得出的测量结果的误差较小，说明这种方法的精确度和可行性。在测量的过程中，尽管有时实际电路的连接有点麻烦，但我们还是耐心的完成了实验，培养了我们在实验中的动手能力和分析能力，将理论和实践很好地相结合。
九、参考文献
[1]宋如茂.电容的示波器测量法[J].大学物理实验，2005,18（2）：56—58.
[2]曾天海.徐加勤.谢路平.用示波器粗测电容电感值[J]，1996，9（4）：26—28.
[3]于健.刘少杰.用示波器测量电解电容器的动态电容值[J],2004，10(8):45—45.
[4]宁丹.如何利用示波器测电容[J],通化师范学院学报（自然科学），1995，（2）：57—59.
[5]杨述武.普通物理实验（电磁学部分）[M].北京：高等教育出版社，2007.

十、感想
在这次实验中我们结合了测电容上的电压和电流的相位差来测定电容器的电容虽然连接线路时出现过很多问题，调节电流和电压的正弦图也十分繁琐出现调节图像不适合读数的情况，但是在同学和老师的帮助下终于将实验顺利完成。在实验设计中，我们还不能够冷静细心地处理出现的一些问题，导致实验过程中错误频频，但我们应此而提高了动手能力和分析能力，不得不说是因祸得福啊。我们会吸取此次的教训，争取在以后的实验中更加注重这些细节问题，以更耐心的态度来对待实验。
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