电力(移相)电容器试验报告
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)
编号：TQC/K970示波器实验报告完整版 Daily description of the work content, achievements, and shortcomings, and finally put forward reasonable suggestions or new direction of efforts, so that the overall process does not deviate from the direction, continue to move towards the established goal. 【适用信息传递/研究经验/相互监督/自我提升等场景】 编写：________________________ 审核：________________________ 时间：________________________ 部门：________________________
示波器实验报告完整版 下载说明：本报告资料适合用于日常描述工作内容，取得的成绩，以及不足，最后提出合理化的建议或者新的努力方向，使整体流程的进度信息实现快速共享，并使整体过程不偏离方向，继续朝既定的目标前行。可直接应用日常文档制作，也可以根据实际需要对其进行修改。 【实验题目】示波器的原理和使用 【实验目的】 1.了解示波器的基本机构和工作原理，掌握使用示波器和信号发生器的基本方法。 2.学会使用示波器观测电信号波形和电压副值以及频率。 3.学会使用示波器观察李萨如图并测频率。 【实验原理】 1.示波器都包括几个基本组成部分：
示波管(阴极射线管)、垂直放大电路(Y 放大)、水平放大电路(X放大)、扫描信号电路(锯齿波发生器)、同步电路、电源等。 2.李萨如图形的原理： 如果示波器的X和Y输入时频率相同或成简单整数比的两个正弦电压，则荧光屏上将呈现特殊的光点轨迹，这种轨迹图称为李萨如图形。 如果作一个限制光点x、y方向变化范围的假想方框，则图形与此框相切时，横边上的切点数nx与竖边上的切点数ny之比恰好等于Y与X输入的两正弦信号的频率之比，即fy:fx=nx:ny。 【实验仪器】 示波器×1，信号发生器×2，信号线×
实验报告 专业：实验日期： 2016.5.16 班级：授课教师: 学号：指导教师： 姓名：成绩评定： 实验2 电容与电感的充放电实验 一、实验目的 1．熟悉电感与电容的充放电过程，掌握充放电过程中电流、电压的计算公式； 2．明确时间常数τ对电感与电容充放电时间的影响； 3．掌握信号发生器与示波器的使用方法； 4．学习分析充放电过程中电压、电流波形的变化规律，比较当τ改变时对波形的影响。 二、实验电路 将一个0.22μF 的电容器、一个4.7kΩ的电阻与函数发生器按图1（a）实验电 路联接。设定函数发生器，使其输出6V/100Hz，占空比为50%的方波。输出6V时模 拟电容器充电; 输出OV时，模拟电容器放电。联接示波器，接通函数发生器的电源 开关，用A通道观察方波，用B通道观察电容器上的电压。 U=6V f=100Hz 方波 A 示波器 Y1 Y2 图1（a） 将一个100mH的电感与一个1 kΩ的电阻串联，然后联接到电压为6V 、频率为1 kHz 的方波上，如图1（b）所示。用示波器观察电感上电压的变化规律。
. U=6V f=1KHz 方波 A B C 示波器 Y1 Y2 图1（b） 三、实验设备 1．Multisim电路仿真软件（机房上机运行）； 2．函数发生器、电阻、电容、电感； 3．示波器。 四、电路联接 通过实验1的学习在掌握Multisim电路仿真软件放置电源、电阻、开关等原件，以及连线的基础上，学习函数发生器、示波器的使用方法。 1.函数发生器 函数发生器位于仿真菜单下的仪器选项中，可以产生不同频率、占空比、振幅、以及偏置的正弦波、三角波、方波。 2.示波器 示波器的位置与函数发生器相同。利用示波器能观察各种 不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种 不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。 五、仿真测试 1.电容的充放电实验 按照图1（a）在Multisim电路仿真软件中连接电路，并进行仿真。 将上述电路中的4.7kΩ固定电阻换成10kΩ的电阻，观察充放电曲线的变化。 实验结论： 将电阻值固定为4.7kΩ，将电容器换成10μF，观察充放电曲线的变化。
传感器实验报告（二） 自动化1204班蔡华轩 U201113712 吴昊 U201214545 实验七： 一、实验目的：了解电容式传感器结构及其特点。 二、基本原理：利用平板电容C=εA/d 和其它结构的关系式通过相应的结 构和测量电路可以选择ε、A、d 中三个参数中，保持二个参数不变，而 只改变其中一个参数，则可以有测谷物干燥度(ε变)测微小位移(变d)和测量液位(变A)等多种电容传感器。 三、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏 检波、滤波模板、数显单元、直流稳压源。 四、实验步骤： 1、按图6-4 安装示意图将电容传感器装于电容传感器实验模板上。 2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图7-1。图 7-1 电容传感器位移实验接线图 3、将电容传感器实验模板的输出端V01 与数显表单元Vi 相接(插入主控 箱Vi 孔)，Rw 调节到中间位置。 4、接入±15V 电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每间隔0.2mm 图（7-1） 五、思考题： 试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构，并叙述一 下在此设计中应考虑哪些因素？ 答：原理：通过湿度对介电常数的影响从而影响电容的大小通过电压表现出来，建立起电压变化与湿度的关系从而起到湿度传感器的作用；结构：与电容传感器的结构答大体相同不同之处在于电容面板的面积应适当增大使测量灵敏度更好；设计时应考虑的因素还应包括测量误差，温度对测量的影响等
六：实验数据处理 由excle处理后得图线可知：系统灵敏度S=58.179 非线性误差δf=21.053/353=6.1% 实验八直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 一、实验目的：了解霍尔式传感器原理与应用。 二、基本原理：霍尔式传感器是一种磁敏传感器，基于霍尔效应原理工作。 它将被测量的磁场变化（或以磁场为媒体）转换成电动势输出。 根据霍尔效应，霍尔电势UH=KHIB，当霍尔元件处在梯度磁场中 运动时，它就可以进行位移测量。图8-1 霍尔效应原理 三、需用器件与单元：霍尔传感器实验模板、霍尔传感器、直流源±4V、± 15Ｖ、测微头、数显单元。 四、实验步骤： 1、将霍尔传感器按图8-2 安装。霍尔传感器与实验模板的连接 按图8-3 进行。1、3 为电源±4Ｖ，2、4 为输出。图8-2 霍尔 传感器安装示意图 2、开启电源，调节测微头使霍尔片在磁钢中间位置再调节RW2 使数显表指示为零。
《示波器的使用》实验示范报告 【实验目的】 1．了解示波器显示波形的原理，了解示波器各主要组成部分及它们之间的联系和配合； 2．熟悉使用示波器的基本方法，学会用示波器测量波形的电压幅度和频率； 3．观察李萨如图形。 【实验仪器】 1、双踪示波器GOS-6021型 1台 2、函数信号发生器YB1602型 1台 3、连接线示波器专用 2根 示波器和信号发生器的使用说明请熟读常用仪器部分。 [实验原理] 示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成， 1、示波管 如图所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。
示波管结构简图示波管内的偏转板 2、扫描与同步的作用 如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是一条水平线，如图 图扫描的作用及其显示 如果在Y轴偏转板上加正弦电压，而X轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线，如图 如果在Y轴偏转板上加正弦电压，又在X轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，其合成原理如图所示，描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期（频率）相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。由此可见： （1）要想看到Y轴偏转板电压的图形，必须加上X轴偏转板电压把它展开，这个过程称为扫描。如果要显示的波形不畸变，扫描必须是线性的，即必须加锯
广东工业大学实验报告 学院专业班成绩评定 学号姓名（号）教师签名 题目：独石电容器的结构与性能第周星期一．实验目的 1．掌握电容器的电容量及损耗角的测试方法； 2．掌握不同频率下普通电容器和独石电容器的电容量C 及损耗角正切的变化规律； 3．掌握普通(电解)电容器和独石电容器在结构上的差别，学会分析此差别对 电容器特性的影响； 4．了解两种电容器中介质层和电极层材料在显微组织上的特点，以及介质层与电极层结合状态上的区别，并初步分析这种差别对特性的影响。 二．实验原理 电容器的结构比较简单，由绝缘的介质层及其两面的电极及其引出线所组成。普通电容器的制作过程是：分别制作介质层和电极，再将其组合制作(例如卷绕)而成，而独石电容器是首先制备出介质层，然后在其上印制电极用的导电浆料，再次烧制而成，其特点是介质与电极之间的结合好，从而减少由于两者之间接触不良引起的损耗。 三．实验内容 1．测量普通电容器和独石电容器在不同频率下的电容量和损耗角正切的变化 规律，要求测量四个不同频率下的电容量和损耗角正切，取三点平均值，每次测量前必须将电容器短路放电干净； 2．分析上述两种电容器在结构上的差别，要求分析介质层与电极层的结构，画出结构简图； 3．观察分析两种电容器介质层、电极层乃至介质与电极之间区域材料的显微组织，要求画出组织特征示意图。 四．实验主要仪器设备和材料 TH2810B 型LCR 数字电桥，或TH2618B 型电容测试仪，体视显微 镜， 金相显微镜，浸蚀剂，普通(电解)电容器和独石电容器各若干个。 五．实验方法及步骤 1．测量不同频率下普通(电解)电容器的电容量和损耗角正切，记录数据；
《示波器得使用》实验示范报告 【实验目得】 1．了解示波器显示波形得原理,了解示波器各主要组成部分及它们之间得联系与配合; 2．熟悉使用示波器得基本方法,学会用示波器测量波形得电压幅度与频率; 3.观察李萨如图形。 【实验仪器】 1、双踪示波器ＧOS-６０21型1台 2、函数信号发生器YB１60２型１台 3、连接线示波器专用２根 示波器与信号发生器得使用说明请熟读常用仪器部分。 [实验原理] 示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴与Ｘ轴放大系统与电源四部分组成, 1、示波管 如图所示,左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子,电子经电场加速以高速打在右端得荧光屏上,屏上得荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压得作用下,位置也随之改变。在一定范围内,亮点得位移与偏转板上所加电压成正比。 示波管结构简图示波管内得偏转板 2、扫描与同步得作用 如果在Ｘ轴偏转板加上波形为锯齿形得电压,在荧光屏上瞧到得就是一条水平线,如图 图扫描得作用及其显示
如果在Y轴偏转板上加正弦电压,而X轴偏转板不加任何电压,则电子束得亮点在纵方向随时间作正弦式振荡,在横方向不动。我们瞧到得将就是一条垂直得亮线，如图 如果在Y轴偏转板上加正弦电压，又在X轴偏转板上加锯齿形电压,则荧光屏上得亮点将同时进行方向互相垂直得两种位移,其合成原理如图所示,描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波得周期(频率)相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波得周期稍有不同,则第二次所描出得曲线将与第一次得曲线位置稍微错开,在荧光屏上将瞧到不稳定得图形或不断地移动得图形,甚至很复杂得图形。由此可见: (１)要想瞧到Y轴偏转板电压得图形,必须加上X轴偏转板电压把它展开,这个过程称为扫描。如果要显示得波形不畸变,扫描必须就是线性得,即必须加锯齿波。 (２)要使显示得波形稳定,Y轴偏转板电压频率与Ｘ轴偏转板电压频率得比值必须就是整数，即: n=1，2,３, 示波器中得锯齿扫描电压得频率虽然可调，但要准确得满足上式,光靠人工调节还就是不够得,待测电压得频率越高，越难满足上述条件。为此,在示波器内部加装了自动频率跟踪得装置,称为“同步”。在人工调节到接近满足式频率整数倍时得条件下,再加入“同步”得作用，扫描电压得周期就能准确地等于待测电压周期得整数倍，从而获得稳定得波形。 (１)如果Y轴加正弦电压,X轴也加正弦扫描电压,得出得图形将就是李萨如 图形,如表所示。李萨如图形可以用来测量未知频率。令f ｙ、f x 分别代表Ｙ轴与 X轴电压得频率,n ｘ代表X方向得切线与图形相切得切点数,n ｙ 代表Y方向得切线 与图形相切得切点数,则有 李萨如图形举例表
课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：孙晖成绩：__________________ 实验名称：电路元件特性曲线的伏安测量法和示波器观测法实验类型：______ _同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1、熟悉电路元件的特性曲线 2、学习非线性电阻元件的特性曲线的伏安测量法 3、掌握伏安测量法中测量样点的选择和绘制曲线的方法 4、学习非线性电阻元件特性曲线的示波器观测方法 5、设计实验方案，用示波器观测电容的特性曲线。 二、实验内容和原理 1、在电路原理中，元件特性曲线是指特定平面上的定义的一条线，其函数关系式称为 元件的伏安特性曲线。电阻元件的伏安特性曲线是在U-I平面上的一条曲线，当曲 线为直线时，对应的元件是线性元件，斜率为电阻值。线性电阻的伏安特性曲线符 合欧姆定律，在U-I平面内是过原点的直线，与电压、电流无关；非线性元件在 U-I内是一条曲线。 2、普通警惕二极管的特点是正反向电阻差别很大，正向压降很小，正向电流随着正向 压降的上升而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十几伏到几十伏时，其反向电 流增加很小，粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，如果反响电压加的 过高，超过管子的极限值，会导致管子击穿损坏。 3、稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向 特性则与普通二极管不同。在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当反 向电压增加到一定数值时(称为管子的稳压值)。电流将突然增加，以后它的端电压 将维持恒定，不再随外加的反向电压升高而增大。这两种二极管的特性属于单调型，电压与电流之间为单调函数。二极管的特性参数有开启电压U th、导通电压U on，反 向电流I R、反向击穿电压U Br以及最大整流电流I F。 三、主要仪器设备。 1、数字万用表； 2、电工综合实验台； 3、DG07多功能网络实验组件； 4、信号源；
班级：通信13-4 姓名： 学号： 指导教师：徐维 成绩： 电子与信息工程学院 信息与通信工程系
实验一仿真求解圆柱形电容器 一、实验目的 1.学习软件Ansoft maxwell 软件的使用方法； 2.复习电磁学相关的基本理论； 3.通过软件的学习掌握运用Ansoft maxwell 进行电磁场仿真的流程； 4.通过对圆柱形电容器计算仿真实验进一步熟悉Ansoft maxwell 软件的应用。 二、实验内容 1.学会Ansoft maxwell有限元分析步骤； 2.会用Ansoft maxwell后处理器和计算器对仿真结果分析； 3.对圆柱形电容仿真计算结果与理论计算值进行比较。 三、实验步骤 圆柱形电容器模型的描述： 电容器采用铜作为导体材料，内导体半径a=0.6mm，实心，外导体半径b=1mm，壁厚0.2mm，内外导体间以空气填充。设置高为h=1mm。（截面图如图1） 图1 1.建模 打开Ansoft maxwell新建3D工程，建立如上图所示的圆柱体电容器，导体设置为铜； Project >Insert Maxwell 3D Design
File>Save as>Planer 选中两个圆柱体Assign Material > copper（设置材料为铜）(如图1-1) Draw>Region(如图1-2) 图1-1 图1-2 选择求解器类型：Maxwell > Solution Type> Electric> Electrostatic（如图1-3） 图1-3
2.设置激励 外导体设置为3V内导体设置0V（如图2-1） 选中inside Maxwell 3D> Excitations > Assign（计划，分配）>Voltage > 3V 选中outside Maxwell 3D> Excitations > Assign >Voltage > 0V 图2-1 3.设置计算参数（Assign Executive Parameter） Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix （矩阵）> Voltage1, Voltage2（如图3-1,3-2） 图3-1
整流滤波电路实验报告 姓名：XXX 学号：5702112116 座号：11 时间：第六周星期4 一、实验目的 1、研究半波整流电路、全波桥式整流电路。 2、电容滤波电路，观察滤波器在半波和全波整流电路中的滤波效果。 3、整流滤波电路输出脉动电压的峰值。 4、初步掌握示波器显示与测量的技能。 二、实验仪器 示波器、6v交流电源、面包板、电容（10μF*1，470μF*1）、变阻箱、二极管*4、导线若干。 三、实验原理 1、利用二极管的单向导电作用，可将交流电变为直流电。常用的二极管整 流电路有单相半波整流电路和桥式整流电路等。 2、在桥式整流电路输出端与负载电阻RL并联一个较大电容C，构成电容滤 波电路。整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著成小，同时输出电压的平均值也增大了。 四、实验步骤 1、连接好示波器，将信号输入线与6V交流电源连接，校准图形基准线。 2、如图，在面包板上连接好半波整流电路，将信号连接线与电阻并联。
3、如图，在面包板上连接好全波整流电路，将信号输入线与电阻连接。
4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容，将信号接入线与电容并联。 5、如图，选择470μF的电容，连接好整流滤波电路，将信号接入线与电阻并联。 改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）
200Ω100Ω50Ω
25Ω 6、更换10μF的电容，改变电阻（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）200Ω 100Ω
50Ω 25Ω 五、数据处理 1、当C 不变时，输出电压与电阻的关系。 输出电压与输入交流电压、纹波电压的关系如下： avg)r m V V V （输+= 又有i avg R C V ??=输89.2V )(r 所以当C 一定时，R 越大 就越小 )(r V avg 越大 输V
示波器的使用实验报告 示波器的使用实验报告1 在数字电路实验中，需要使用若干仪器、仪表观察实验现象和结果。常用的电子测量仪器有万用表、逻辑笔、普通示波器、存储示波器、逻辑分析仪等。万用表和逻辑笔使用方法比较简单，而逻辑分析仪和存储示波器目前在数字电路教学实验中应用还不十分普遍。示波器是一种使用非常广泛，且使用相对复杂的仪器。本章从使用的角度介绍一下示波器的原理和使用方法。 1 示波器工作原理 示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、X轴偏转系统、Y轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。 1.1 示波管 阴极射线管(CRT)简称示波管，是示波器的核心。它将电信号转换为光信号。正如图1所示，电子枪、偏转系统和荧光屏三部分密封在一个真空玻璃壳内，构成了一个完整的示波管。 1.荧光屏
现在的示波管屏面通常是矩形平面，内表面沉积一层磷光材料构成荧光膜。在荧光膜上常又增加一层蒸发铝膜。高速电子穿过铝膜，撞击荧光粉而发光形成亮点。铝膜具有内反射作用，有利于提高亮点的辉度。铝膜还有散热等其他作用。 当电子停止轰击后，亮点不能立即消失而要保留一段时间。亮点辉度下降到原始值的10%所经过的时间叫做“余辉时间”。余辉时间短于10μs为极短余辉，10μs-1ms为短余辉，1ms-0.1s为中余辉，0.1s-1s为长余辉，大于1s为极长余辉。一般的示波器配备中余辉示波管，高频示波器选用短余辉，低频示波器选用长余辉。 由于所用磷光材料不同，荧光屏上能发出不同颜色的光。一般示波器多采用发绿光的示波管，以保护人的眼睛。 2.电子枪及聚焦 电子枪由灯丝(F)、阴极(K)、栅极(G1)、前加速极(G2)(或称第二栅极)、第一阳极(A1)和第二阳极(A2)组成。它的作用是发射电子并形成很细的高速电子束。灯丝通电加热阴极，阴极受热发射电子。栅极是一个顶部有小孔的金属园筒，套在阴极外面。由于栅极电位比阴极低，对阴极发射的电子起控制作用，一般只有运动初速度大的少量电子，在阳极电压的作用下能穿过栅极小孔，奔向荧光屏。初速度小的电子仍返回阴极。如果栅极电位过低，则全部电子返回阴极，即管子截止。调节电路中的W1电位器，可以改变栅极电位，控制射向荧光屏的电子流密度，从而达
普通物理实验设计性实验报告 实验题目：高阻放电法测电容器的电容 班级：物理学2011级（2）班 学号：2011433xxx 姓名：梁勇 指导教师：X X X 凯里学院物理与电子工程学院 2013 年4月
一、实验目的 1、加深电容的理解，学习使用高阻放电法测电容器的电容； 2、测出待测电容器的电容； 3、验证高阻放电法测电容器的电容的可行性。 二、实验仪器 一个MCH-305D-Ⅱ直流稳压电源，一个待测电容(C=2uF)，开关，导线若干，一个小量程微安表，四个伏特表（作电阻用），17个电阻箱。 三、实验原理 电容的定义为：电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板间的电势差U 的比值。即： Q C U 显然，通过上式我们可以看出对于电容器电容C 的测量的关键在于式中的另外两个物理量——加在电容器两板间的电压U 和电容器所带的电量Q 。至于加在电容器两扳间的电压U ，我们可以直接通过电压表来测量，但是电容器所带的电量Q 就没那么容易去直接测量了，也就是说，要想测量电容器的电容，最大的困难就在于：如何测量电容器所带的电量Q 。那么究竟用什么方法才能测得电容器所带的电量Q 呢？ 显然在实验中我们要想测量电容器所带的电量Q ，只有让其放电才有办法将其显示出来，即Q=It ，要测量I ，我们可以选用仪器——电流计来显示，而要测量时间t 我们则可以选用秒表来记录；但是，在电路中，如果电阻太小，则电流太大，导致放电时间太短，这样不便于我们观察和记录，故为了延长放电时间我们必须选择很大的电阻接到电路中来实现延长放电时间。这种方法，我们就叫它高阻放电法。 其原理图如下图（图1 ）所示： 原理分析：电容器的电容C=Q/U ，先测定电容器充电结束后的电压U ，再通过对高阻值电阻放电的过程测量放电时的电流I 和时间t 的关系。由于电路中的电压U 会随着电量Q 的减小而减小（由U=Q/C 可知），同时电路中的电流I 也会随着放电过程中电容器两板间的电压U 的减小而减小（由I=U/R 可知）。故电容器在放电过程中的不同时间段内的放电量并不相等，即Q=It 并非一个恒量，也就是说I 随时间t 的变化关系为一曲线。显然，我们要求出电容所带的电量值绝对不能简单地记录一个或几个值和放电的总时间t 然后用它们相乘再求平均值就可以的。要解决这一问题我们必须将放电时间分成无数个时间段，而每一小段时间内又可近似地看成电流I 是恒定的，这样我们就可以求出其电量了，即微元法。解决这一问题的最好办法是图像法，如果我们在实验中认真记录多组I 、t 数据，然后用描点法在I — 图1
《示波器的使用》实验报告 物理实验报告示范文本： 包含数据处理李萨如图 【实验目的】 1．了解示波器显示波形的原理，了解示波器各主要组成部分及它们之间的联系和配合； 2．熟悉使用示波器的基本方法，学会用示波器测量波形的电压幅度和频率； 3．观察李萨如图形。 【实验仪器】 1、双踪示波器 GOS-6021型 1台 2、函数信号发生器 YB1602型 1台 3、连接线示波器专用 2根 示波器和信号发生器的使用说明请熟读常用仪器部分。 [实验原理] 示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成， 1、示波管 如图所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。 示波管结构简图示波管内的偏转板 2、扫描与同步的作用
如果在X 轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是一条水平线，如图 图扫描的作用及其显示 如果在Y 轴偏转板上加正弦电压，而X 轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线，如图 如果在Y 轴偏转板上加正弦电压，又在X 轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，其合成原理如图所示，描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期（频率）相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。由此可见： （1）要想看到Y 轴偏转板电压的图形，必须加上X 轴偏转板电压把它展开，这个过程称为扫描。如果要显示的波形不畸变，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波。 （2）要使显示的波形稳定，Y 轴偏转板电压频率与X 轴偏转板电压频率的比值必须是整数，即： n f f x y = n=1,2,3, 示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但要准确的满足上式，光靠人工调节还是不够的，待测电压的频率越高，越难满足上述条件。为此，在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置，称为“同步”。在人工调节到接近满足式频率整数倍时的条件下，再加入“同步”的作用，扫描电压的周期就能准确地等于待测电压周期的整数倍，从而获得稳定的波形。 （1）如果Y 轴加正弦电压，X 轴也加正弦扫描电压，得出的图形将是李萨如图形，如表所示。李萨如图形可以用来测量未知频率。令f y 、f x 分别代表Y 轴和X 轴电压的频率，n x 代表X 方向的切线和图形相切的切点数，n y 代表Y 方向的切线和图形相切的切点数，则有 y x x y n n f f = 李萨如图形举例表
电工电子学实验报告04常用电子仪器的使用 实验报告课程名称：电工电子学实验指导老师：实验名称：常用电子仪器的使用一、实验目的1.了解常用电子仪器的主要技术指标、主要性能以及面板上各种旋钮的功能。2.掌握实验室常用电子仪器的使用方法。二、主要仪器设备1.XJ4318 型双踪示波器。2.DF2172B 型交流电压表。3.XJ1631 数字函数信号发生器。 4.HY3003D-3 型可调式直流稳压稳流电源。5.10kΩ 电阻和0.01μ F 电容各一个。三、实验内容1.用示波器检测机内“校正信号”波形首先将示波器的“显示方式开关(VERTCAL MODE)”置于单踪显示，即Y 1 (CH1)或Y 2 (CH2)，“触发方式开关(TRIGGER)”置于“自动(AUTO)”即自激状态。开启电源开关后，调节“辉度(INTEN)”、“聚焦(FOCUS)”“辅助聚焦”等旋钮，使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。将示波器的“校正信号”引入上面选定的Y 通道(CH1 或CH2)，将Y 轴“输入耦合方式开关” 置于“AC”或“DC”，调节X 轴“扫描速率选择开关”(t/div 或t/cm)和Y 轴“轴入灵敏度开关(V/div 或 V/cm)”，并且将各自的“微调”旋钮置于校正位置，使示波器显示屏上显示出约两个周期，垂直方向约4~8div(cm)的校正信号波形。从示波器显示屏的坐标刻度上读得X 轴(水平)方向和Y 轴(与X 轴垂直)方向的原始数据(即从示波器刻度上读取的刻度数值和所选的刻度单位值)，填入表4-1，并计算出对应的实测值。校正信号标称值示波器测得的原始数据测量值幅度U P-P 0.2V 4div 0.05V/div 0.2V 频率f 1000Hz 5div 0.2ms/div 1000Hz 表4-1 观察“Y 轴输入灵敏度微调开关”和“X 轴扫描速率微调开
实验报告 题目C,MnO2的电化学电容特性实验姓名许树茂 学号20104016005 所在学院化学与环境学院 年级专业新能源材料与器件创新班 指导教师舒东老师 完成时间2012 年 4 月
1.【实验目的】 1. 了解超级电容器的原理； 2. 了解超级电容器的比电容的测试原理及方法； 3. 了解超级电容器双电层储能机理的特点； 4. 掌握超级电容器电极材料的制备方法； 5. 掌握利用循环伏安法及恒流充放电的测定材料比电容的测试方法。 2. 【实验原理】 超级电容器的原理 超级电容器是由两个电极插入电解质中构成。超级电容与电解电容相比,具有非常高的功率密度和实质的能量密度。尽管超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,但是超级电容与电解电容或者电池的结构非常相似。 图1 超级电容器的结构图 从图中可看出,超级电容器与电解电容或者电池的结构非常相似,主要差别是用到的电极材料不一样。在超级电容器里,电极基于碳材料技术,可提供非常大的表面面积。表面面积大且电荷间隔很小,使超级电容器具有很高的能量密度。大多数超级电容器的容量用法拉(F)标定,通常在1F到5,000F之间。 (1) 双电层超级电容器的工作原理 双电层电容是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙所产生的。对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。这时对某一电极而言,会在一定距离内（分散层）产生与电极上的
物理实验报告 一、【实验名称】 示波器的使用 二、【实验目的】 1.了解示波器的基本结构和工作原理，掌握示波器的调节和使用方法 2.掌握用示波器观察电信号波形的方法 3.学会使用双踪示波器观察李萨如图形和控制示波管工作的电路 三、【实验原理】 双踪示波器包括两部分，由示波管和控制示波管的控制电路构成 1.示波管示波管是呈喇叭形的玻璃泡，抽成高真空，内部装有电子枪和两队相互垂直的偏转板，喇叭口的球面壁上涂有荧光物质，构成荧光屏，高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在荧光屏上就能看到一个亮点。Y偏转板是水平放置的两块电极。在Y偏转板上和X偏转板上分别加上电压，可以在荧光屏上得到相应的图形。 双踪示波器原理 2.双踪示波器的原理 双踪示波器控制电路主要包括：电子开关，垂直放大电路，水平放大电路，扫描发生器，同步电路，电源等； 其中，电子开关使两个待测电压信号Y CH1和Y CH2周期性的轮流作用在Y偏转板，这样在荧光屏上忽而显示Y CH1信号波形，忽而显示Y CH2信号波形，由于荧光屏荧光物质的余晖及人眼视觉滞留效应，荧光屏上看到的是两个波形。 如果正弦波与锯齿波电压的周期稍不同，屏上呈现的是一移动的不稳定图形，这是因为扫描信号的周期与被测信号的周期不一致或不呈整数倍，以致每次扫描开始时波形曲线上的
起点均不一样所造成的，为了获得一定数量的完整周期波形，示波器上设有“Time/div”调节旋钮，用来调节锯齿波电压的周期，使之与被测信号的周期呈合适的关系，从而显示出完整周期的正弦波性。（看到稳定波形的条件：只有一个信号同步） 当扫描信号的周期与被测信号的周期一致或是整数倍，屏上一般会显示出完整周期的正弦波形，但由于环境或其他因素的影响，波形会移动，为此示波器内装有扫描同步电路，同步电路从垂直放大电路中取出部分待测信号，输入到扫描发生器，迫使锯齿波与待测信号同步，此称为“内同步”；反之则为“外同步”。操作时，使用“电平旋钮”，改变触发电势高度，当待测电压达到触发电平时，开始扫描，直到一个扫描周期结束。但如果触发电势超出所显示波形最高点或最低点的范围，则扫描电压消失，扫描停止。 3.示波器显示波形原理 如果在示波器的Y CH1或Y CH2端口加上正弦波，在示波器的X偏转板加上示波器内部的锯齿波，当锯齿波电压的变化周期相等时，则在荧光屏上显示出完整的正弦波形。 4.李萨如图形的基本原理 如果在示波器的Y偏转板上加上正弦波，在X偏转板上加上另一正弦波，则当两正弦波信号的频率比为简单整数比时，在荧光屏上将得到李萨如图形。 四、【仪器用具】： 信号发生器、双踪示波头、探头 五、【实验内容】 几种李萨如图形 n x n y分别代表图形在水平或垂直方向的切点数量 =3/4 nx/n y=1/2 n x/n y=1/3 n x/n y=2/3 n x/n y 1．观察正弦波形 a.打开示波器 b.开通CH1及相应信号发生器fx=100Hz c.得到大小合适稳定的正弦波 2.测正弦波电压，测正弦波的周期 a.调节波形上下移动键，使得fx=100Hz，改变一次v/div,再记录dy b.调整波形左右移动键，使得改变一次t/div,再记录dx
示波器的原理和使用及声速测量实验报告2016年5月6日星期五粟鹏文2015011744 核51 示波器的原理和使用及声速测量 一、示波器的原理和使用 实验目的 （1）了解示波器的基本结构及其工作原理，学习使用示波器。 （2）学习电信号有关参数的基本概念及其测量。 实验原理 示波器原理 示波器按显示方式可分为阴极射线示波管和液晶显示两种。阴极射线示波器一般包括示波管、竖直放大器、水平放大器、扫描发生器、触发同步和直流电源等。 示波管为示波器的主要部分，包括电子枪、偏转系统和荧光屏三部分，全部密封在真空玻璃外壳内。 电子枪由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极及第二阳极组成。灯丝加热表面涂有氧化物的阴极，使其发射电子。因控制栅极电位比阴极低，初速度较大的电子才能通过控制栅极，示波器上的亮度就是通过调整栅极电位来控制的。阳极电位比阴极电位高很多，电子被阴阳极间的电场加速而形成阴极射线。当控制栅极、第一阳极及第二阳极的电位调节合适时，射线收到聚焦。所以第一阳极也称聚焦阳极，而第二阳极电位更高，称为加速阳极。 偏转系统由互相垂直的偏转板组成。如果在竖直偏转板上加待测电压，在水平偏转板上加上与待测电压同周期或周期为整数倍的扫描电压，则在荧光屏上将能显示出完整周期的所加待测电压的波形图。 荧光屏上涂有荧光粉，电子打上去能发出荧光，形成光斑。性能较好的示波管中，荧光屏玻璃内表面直接刻有坐标刻度，荧光粉紧贴坐标刻度以消除视差。 李萨如图形的基本原理 如果示波器的X和Y输入是频率相同或成简单整数比的两个正弦电压，则屏上的光点将呈现特殊形状的轨迹，这种轨迹图称为李萨如图形。如果做一个限制光点x、y方向变化范围的假想方框，则图形与此框相切时，横边上的切点数n x与竖边上的切点数n y之比恰好等于Y和X输入的两正弦信号的频率之比。即：f y:f x=n x:n y，若有端点与假想边框相接时，应把一个端点记为1/2个切点。利用李萨如图形能方便得比较出两个正弦信号的频率。 实验仪器 （1)SS-7802双踪示波器 实验用SS-7802双踪示波器能够同时测量频率在20MHz范围内的两个电压信号。借助于电子开关可将两个信号交替加到示波管的Y偏转板上，当电子开关的频率足够高时，在屏上可以同时得到两个信号。其基本使用方式如下。 1.X方式选择按键(HORIZ DISPLAY)：通常选“A”方式，需要显示李萨如图时选择“X-Y”，此时CH-1为X输入，CH-2为Y输入。 2.触发方式选择按键(SWEEP MODE)：通常选“AUTO” 方式。 3.打开信号通道，如果信号线插在CH1通道，按下“CH1”键，使屏幕左下方显示“1：”，如果信号线插在CH2通道，按下“CH2”键，使屏幕左下方显示“2：”，注意，“2：”前不能出现“+”号，如果出现“+”，请看第10步。 4.如果屏幕正上方有“TV”字符显示，按下“TV”键，将该功能取消。
示波器测电容设计性实验 一、 实验项目名称 示波器测电容 二、 实验目的 1.研究当方波电源加于RC 串联电路时产生的暂态放电曲线及用示波器测量电路半衰期的方法，加深对电容充放电规律特性的认识。 2.进一步熟悉数字示波器的主要技术性能与使用并学会利用示波器测电容的容值。 三、 实验原理（阐明实验的研究意义、实验依据原理、测量 电路等） 1.RC 串联电路暂态过程 RC E U U C =+dt d c 在由R.C 组成的电路中，暂态过程是 电容的充放电的过程。其中信号源用方波信号。在上半个周期内，方波电源（+E ）对电容充电；在下半个周期内，方波电压为零，电容对地放电。充电过程中的回路方程为 由初始条件t=0时，U c =0，得解为 RC t R RC C Ee iR U E U - ==-=) e 1(t - 从 按指数函数规律衰减 随时间而电压按指数函数规律增长，是随时间二式可见，、t t c c R R U U U U
在放电过程中的回路方程为 0dt d c =+c U U RC 由初始条件t=0时，U c =E ，得解为 RC t R RC C Ee iR U E U -===-e t - 从上式可见，他们都是随时间t 按指数函数规律衰减。式中的RC=τ.具有时间函数的量纲，称为时间常量（或犹豫时间），是表示暂态过程中进行的快慢的一个重要物理量。与时间常量τ有关的另一个实验中较容易测定的特征值，称为半衰期 2 1 T ，即当下降到初值)t (C U （或上升到终值）一半所需要的时间， 它同样反映了暂态过程的快慢程度，与τ的关系为 ττ693.02ln 2 1==T 2.用RC 法测电容，分别用示波器测出电阻和电容两端的电压，串联电路中电流相等，所以电压之比等于电阻之比，容抗等于 wc 1 ，所以：r c U U = f cr 21π，由此可算出示波器的电容。 四、 实验仪器 面包板，示波器，导线，电容，电阻。 五、 实验内容及步骤 半衰期法测电容；选取一个电阻和一个电容，将它们串联并接在示波器上，另用两根线接在电容两侧，在示波器上可看到电容两端电压随时间变化的图像，读出半衰期，就能用公式算出电容的电压值。
实验六RC一阶电路的响应测试 一、实验目的 1. 测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。 2. 学习电路时间常数的测量方法。 3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。 4. 进一步学会用虚拟示波器观测波形。 二、原理说明 1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ，那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。 2.图6-1（b）所示的 RC 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。 3. 时间常数τ的测定方法 用示波器测量零输入响应的波形如图6-1(a)所示。 根据一阶微分方程的求解得知u c＝U m e-t/RC＝U m e-t/τ。当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368U m。此时所对应的时间就等于τ。亦可用零状态响应波形增加到0.632 U m所对应的时间测得，如图6-1(c)所示。 (a) 零输入响应 (b) RC一阶电路(c) 零状态响应 图 6-1 4. 微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的 RC T时串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当满足τ＝RC<< 2（T为方波脉冲的重复周期），且由R两端的电压作为响应输出，这就是一个微分电路。因为此时 电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。如图6-2(a)