示波器测电容实验报告

示波器测电容设计性实验

实验项目名称

示波器测电容

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、

电路等）

1.RC串联电路暂态过程

RC 业UC E在由R.C组成的电路中，暂

dt

实验依据原理、测量

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

由初始条件t二0时，uc=o,得解为

丄

t/c = E（l-e^）

t UR = iR = Ee^

从

Uj UR二式可见，/是随时间t按指数函数规律增长，而电压UR随时间

t按指数函数规律衰 在放电过程中的回路方程为

RC^- + U=O

dt

由初始条件t二0时，UC=E,得解为

t Uc = Ee 忘

i UR = iR =・EJ衣

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二一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。与时间常量厂有关的另一个实验中较容易 测定的特征值，称为半衰期即当乂⑴下降到初值（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，与厂的关系为

7,^ =dn2 = 0.693r

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 丄，所以：吏二丄，由此可

wc

Ur 2冗 fcr

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，

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、

算及规范的结果表达式N (N U) u = 100% )

r

读出

误差计

， N

半衰期法：标准电容 C=0.1微伏，R=200欧。

测得半衰期t= 15卩s

7= °- 卩

108

F

标准差=0.816 X 100%=8%

误差：(0.108 - 0.1/0.1 )

RC串联法：利用公式C=・可算出C

Ur 2冗 fcR

U

Ur/ Uc/ v z 4.2 f/H Ur 200 21 Uc/ C实 v 1 / p, F 2.6 13/ 98 0.0 2 2.8 4 250 0 7/1 0.0 3 2.8 4 300 0 7/1 94 0.0 4 3 4 350 3/4 97 0.0 5 3.2 2.4 400 4/3 06 0.1

C平=0.097 卩 F

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5

^7 i-)2

” =0.012 误差：(0.1 -0.097/0.1 )

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

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