示波器测电容实验报告
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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
RCEUUCdtdc在由组成的电路中,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,Uc=0,得解为
`
RC
t
R
RC
C
EeiRUEU
)e1(
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,、ttccRRUUUU
在放电过程中的回路方程为
0dtdccUURC
由初始条件t=0时,Uc=E,得解为
RC
t
R
RC
C
EeiRUEU-
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=.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(CU(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,与的关系为
693.02ln21T
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wc1,所以:rcUU=fcr21π,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。
RC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,天出适合的频率,即
可在峰值处读出电容两端的电压,在把连在电容两端的线接
在电阻两侧,读出电阻的电压。改变频率,同理测出6组数
据。即可用公式算出电容。
六、 数据记录及处理(保留必要的数据计算的步骤、误差计
算及规范的结果表达式()NNu,100%ruuN )
半衰期法:标准电容C=微伏,R=200欧。
测得半衰期t= 15μs
C=R693.0t= μF
标准差= 误差:(-)×100%=8%
RC串联法:利用公式rcUU=Rfc21π可算出C
Ur/v Uc/v ) f/Hz Uc/Ur C实/μF
1 200 13/21
2 . 4 250 7/10
3 4 300 7/10
4 @ 3 4 350 3/4
5 400 4/3
&
C平=μF
5
-2i61i)(
= 误差:()×100%=3%
七、 实验结果分析与小结(
根据实验结果,比较两种测量方法的测量精度并
与理论值比较,分析误差来源)
1.由结果可发现用RC串联电路所测得电容的误差比半衰期测得的电容的小很多。
2.用半衰期发测量时,示波器上所显示的波形的线条比较粗,读取时间时会带来较大误
差。
3.用RC法测电容时,用示波器测量电阻和电容两端的电压时可能波形还未到达最大振
幅就读数了,引起误差。
八、 附上原始数据