CN102636700A - 一种示波器法测电容实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种示波器法测电容实验装置，包含信号发生器、电容测量仪、示波器和待测电容，所述电容测量仪的面板上设有信号输入接口、可调电阻、电容接口、电阻端电压输出接口和电容端电压输出接口。本发明操作简单，实用方便，并与大学物理基础实验紧密衔接，有利于提高电容的测量效率和拓展示波器的应用领域。

Description

一种示波器法测电容实验装置

技术领域

本发明属于物理实验测量仪器领域，涉及一种电子元件参数的测量装置，具体为一种示波器法测电容实验装置。

背景技术

电容器是电子设备中大量使用的基本电子元件。在教学、科研及电子设备的维修中，常常需要知道电容器的电容值。物理实验中常采用交流电桥法测电容，该方法虽然较为准确，但实验时需反复调整交流电桥使之达到精确平衡，实际操作较为麻烦，学生独立完成有一定的困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是开发一种示波器法测电容实验装置，它能利用示波器方便地测量电容值。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

本发明的一种示波器法测电容实验装置包含信号发生器、电容测量仪、示波器和待测电容，所述电容测量仪的面板上设有信号输入接口、可调电阻、电容接口、电阻端电压输出接口和电容端电压输出接口，所述电容接口与所述待测电容的两端相连，所述信号输入接口用导线连接所述信号发生器的信号输出端，所述电阻端电压输出接口和所述电容端电压输出接口分别用导线连接所述示波器的信号输入端；所述可调电阻与所述待测电容串联连接后接所述电容测量仪的信号输入接口，所述可调电阻的两端通过导线与所述电阻端电压输出接口相连，所述电容接口通过导线与所述电容端电压输出接口相连。

所述信号发生器发出的信号为频率可调的正弦电信号。

实际测量时，调节所述信号发生器使其输出频率为f的正弦电信号，调节所述可调电阻的阻值为R，在示波器上分别测出所述可调电阻两端电压的峰-峰值V_R和所述待测电容两端电压的峰-峰值V_C，由公式

即可求出待测电容的电容值C(式中ω＝2πf)。

本发明产生以下有益效果：与传统交流电桥法测电容相比实验操作更为简便，通过简单测量就能得出待测电容值，有利于改进实验效果，提高测量效率，并与大学物理基础实验紧密衔接，有利于学生熟练掌握示波器的使用，拓展示波器的应用领域。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的一种示波器法测电容实验装置的构成示意图。

图2是本发明所述电容测量仪的线路原理图。

图中：1.信号发生器，2.电容测量仪，3.示波器，4.待测电容，5.信号输入接口，6.可调电阻，7.电容接口，8.电阻端电压输出接口，9.电容端电压输出接口。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种示波器法测电容实验装置包含信号发生器1、电容测量仪2、示波器3和待测电容4，所述电容测量仪2的面板上设有信号输入接口5、可调电阻6、电容接口7、电阻端电压输出接口8和电容端电压输出接口9，所述电容接口7与所述待测电容4的两端相连，所述信号输入接口5用导线连接所述信号发生器1的信号输出端，所述电阻端电压输出接口8和所述电容端电压输出接口9分别用导线连接所述示波器3的信号输入端。

如图2所示，可调电阻6与待测电容4串联连接后接电容测量仪2的信号输入接口5，可调电阻6的两端通过导线与电阻端电压输出接口8相连，电容接口7通过导线与电容端电压输出接口9相连。

所述信号发生器1发出的信号为频率可调的正弦电信号。

实际测量时，调节信号发生器1使其输出频率为f的正弦电信号，调节可调电阻6的阻值为R，在示波器3上分别测出可调电阻6两端的电压的峰-峰值V_R和待测电容4两端电压的峰-峰值V_C，则待测电容4的电容值为

式中ω＝2πf。

改变信号发生器1的输出频率和可调电阻6的阻值，重复上述测量，并求出电容的平均值。

电容C计算公式的理论推导如下：

设i＝I_mcosωt为通过待测电容的电流，式中I_m为电流的最大值，f为电流的频率，ω＝2πf为电流的圆频率，则电容器极板上的电量为

$q=\∫\mathrm{idt}=\frac{I_m}{\mathrm{\ω}}\sin \mathrm{\ωt}=q_m\sin \mathrm{\ωt}$

式中

为电量的最大值。

设电阻R两端电压的最大值和峰-峰值分别为V_Rm和V_R，电容C两端电压的最大值和峰-峰值分别为V_Cm和V_C，由于待测电容C与电阻R串联，有

并且

根据电容器电容的定义式，得待测电容值为

$C=\frac{q_m}{V_{\mathrm{Cm}}}=\frac{I_m}{\mathrm{\ω}{V}_{\mathrm{Cm}}}=\frac{R_{\mathrm{Rm}}}{{\mathrm{R\ωV}}_{\mathrm{Cm}}}=\frac{V_R}{\mathrm{R\ω}{V}_C}$

Claims (2)

1.一种示波器法测电容实验装置，其特征在于：包含信号发生器(1)、电容测量仪(2)、示波器(3)和待测电容(4)，所述电容测量仪(2)的面板上设有信号输入接口(5)、可调电阻(6)、电容接口(7)、电阻端电压输出接口(8)和电容端电压输出接口(9)，所述电容接口(7)与所述待测电容(4)的两端相连，所述信号输入接口(5)用导线连接所述信号发生器(1)的信号输出端，所述电阻端电压输出接口(8)和所述电容端电压输出接口(9)分别用导线连接所述示波器(3)的信号输入端，所述可调电阻(6)与所述待测电容(4)串联连接后接所述电容测量仪(2)的信号输入接口(5)，所述可调电阻(6)的两端通过导线与所述电阻端电压输出接口(8)相连，所述电容接口(7)通过导线与所述电容端电压输出接口(9)相连。

2.根据权利要求1所述的一种示波器法测电容实验装置，其特征在于：所述信号发生器(1)发出的信号为频率可调的正弦电信号。

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