用示波器测电容实验报告

用示波器测电容

摘要：电容在交流电路中电压发生了变化，相位也发生了变化，而通过示波器可以清楚的观察到这些变化，本实验利用示波器和电容的交流特性，通过实验得出谐振频率的特殊值进而通过公式计算，得出电容器的电容值大小。

关键词：电容RLC谐振频率阻抗相位差电流峰值

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应用在不同的地方，在实验中测电容器的电容，已成为大学物理实验中很重要的一个环节，在此实验中，我们用示波器测量电容的容量，该方法操作简单，且能加深我们对电容和电容性质的理解，巩固我们所学的知识。

二、实验任务利用示波器测量电容器的电容量C。

三、实验仪器

200欧姆电阻一个，10mH电感一个，信号发生器一台，

双踪示波器一台，面包板一个，

电容一个，导线若干。

四、实验原理

测RLC谐振频率

RLC串联电路如图1所示：

所加交流电压U（有效值）的角频率为w，则电路的的复阻抗

为:

复阻抗模为:

复阻抗的幅角:

即该电路电流滞后于总电压的位差值。回路中的电流I（有效值）为

上面三式中Z﹑﹑I均为频率f（或角频率，）的函数，当回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-f曲线称为相频特性曲线；（c）图i-f曲线称为幅频特性曲线。由曲线图

可以看出，存在一个特殊的频率特点为

（1）当f<时，<0,电流相位超前于电压，整个电路

呈电容性。

（2）当f>时，>0,电流相位滞后于电压，整个电路

呈电感性。

（3）当时，即或

时，=0，表明电路中电流I和电压

U同相位，整个电路呈纯电阻性。

这就是串联电路谐振现象，此时电路总阻抗的模最小，电流达到极大值，易知只要调节f﹑L﹑C中任意一个量，电路就能达到谐振。

根据LC谐振回路的谐振频率或可求得。

五、实验内容（或步骤）

1.电路连接如图1，其中L=10mH,R=,U=2V。

2．用万用电表测出待测电容。

3．调节信号发生器的频率同时观察两端电压变化，当调至某一频率时，电压最大，测得这个最大值及信号的周期（或频率）。

4.由这个最大值的周期（或频率）计算出电容的值。

六、数据处理和分析

测RLC谐振频率数据记录表

5.9

6.9

7.9

8.910.911.912.913.914.915.916.917.9 f

(KHZ)

331362393412434442431421402390381372

(mv)

通过图表可知大概在f=11.9KHz处R上的电压最大。将其代人公式

七、实验误差分析（注意分类）

1、系统误差

（1）仪器不精确造成误差。

（2）示波器图像有厚度，使结果有误差。

（3）图像抖动产生误差。

2、偶然误差

（1）仪器操作失误造成电路连接错误，从而产生误差。

（2）观察时未使振幅达到最大就进行读数。

（3）读数误差。

八、结束语

设计性实验是要求我们通过我们自己的设计，以达到实验目的，与传统的摄入式教学不同。设计性实验加强了学生的创新意识和能力，培养了学生的独立进行科学实验研究的能力。

俗话说实践出真知，只有经过实践检验的知识，才能算得上是真正是知识。在本实验中我们谐振了RLC电路的连接方法，并用示波器测量电容，这对增强我们的物理逻辑思维是

大有益处的，在测量过程中，尽管实验数据较为繁琐但我们还是耐心的完成了实验，最终的实验结果虽然误差有点大，但是经过误差分析，使我们更好的了解了用示波器测电容的方法。

九、参考文献

《大学物理实验》、《大学物理实验手册》

原始数据：