测量电容上电流和电压的相位差.doc

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1、测量电容上电流和电压的相位差上海中学高二（9）王晓欣、徐烨婷指导教师杨新毅实验目的：运用TI-83对电容电路进行实验，测量电容电路中电压与电流之间的相位差，了解电容电感的性质。实验原理对于电阻R1，电流与电压成正比。电压vR1=Vmsinωt，则iR1=Vmsinωt/R1。由于电阻与电容串联，因此两者的电流相等。iL1=iR1=Vmsinωt/R1，电容的电流波形图与电阻的电压波形图的周期、初相位都相同，只在幅值上有所不同。因为只需观察电容的电流电压波形图周期与初相位的关系，因此可以将电阻的电流波形图与电容的电压波形图进行对比，得出电容的电压与电

2、流的关系。实验过程1.开机方法：①用专用接线连接TI—83Plus和CBL。②按ON键打开TI—83Plus电源。③按应用功能键APPS，进入Applications界面（见图1）。图1按数字键4选择Physics功能（见图2）。图2按ENTER回车键，进入主菜单（见图3）。图32.探头设定：①将两个电压探头分别插入CH1,CH2两个插口中，打开CBL电源。图4②在MainMenu下按1选择SETUPPROBES，进入探头设定菜单（见图4）。在NUMBEROFPROBES菜单中按2选择TWO。在SELECT　PROBE中按7选择MORE（见图5），

3、再按3（见图6）将第一个探头选择为VOLTAGE。按ENTER图5重复以上操作，将第二个探头也设为VOLTAGE。回到主菜单（见图7）。图6图71.参数设定在MainMenu下按2选择2：COLLECTDATA。图8在DATACOLLECTION中按2选择2：TIMEGRAPH（见图8）。图9在ENTERTIMEBETWEENSAMPLESINSECONDS：后输入时间间隔0.0005。在ENTERNUMBEROFSAMPLES：后输入取样个数100(见图9)。按ENTER对实验设置进行确认（见图10）。图10图11在CONTINUE中按1选择US

4、ETIMESETUP，用以上设置进行实验（见图11）。2.连接电路将按以上电路图连接元件。R1=5欧姆，C1=470微法，连接在2V的交流电源上。将CH1的电压探头的两个表棒分别接在A点和B点。将CH2的电压探头的两个表棒分别接在C点和D点。3.采集数据图12按下ENTER开始采集数据（见图12），实验完毕（见图13,14），按ENTER确认。图13图141.显示实验结果图15在SELECTGRAPH菜单中按3选择BOTH（见图15）。实验结果显示如图16，在获得的图象上，通过移动←、→光标，可以准确得到不同时刻（X值）的两个电压。图16按ENTE

5、R结束显示，在SELECTGRAPH菜单中按4选择NEXT（见图15）。图17如需再次采集数据，则在REPEAT菜单中按2选择YES（见图17），重复5的步骤。如欲结束实验，则按1选择NO退出，会主菜单后，按7退出Physics，按2nd、ON即可关机。实验分析：通过以上图像，经计算可得U1：y=1.6028sin(314t-0.9739π)U2：y=2.2144sin(314t-1.4294π)U1与U2的相位差为0.4555π，即82度。U1在相位上越前于U2，即电容的电流越前于电压。如需对电感进行实验可用上图的电路，实验方法同上。通过TI-8

6、3，可以显示交流电的波形图，由此可以计算电容及电感上电压和电流的相位差，从而了解电感及电容的性质。