实验11 电容电感的测量.doc

大学物理实验教案 实验名称：电容电感的测量 1 实验目的 1）了解LCR测试仪的性能及使用方法并学习LCR测试仪的使用。 2）了解可变电容器、电感器的特性。 2 实验仪器 LCR-817/819测试仪 待测电容、电感 3 实验原理 3.1 电感和电容 在分析和计算交流电路时，总将实际元件理想化，即认为元件是纯粹的电阻、电感或电容。一个只有电阻而无电感和电容成分的电阻器，我们称之为理想电阻器。同理，有理想电容器和理想电感器。它们统称为理想元件。理想元件实际上是不存在的。 1） 电感 电感器是由电线环绕一个磁芯构成，其特性依据使用的磁芯材料而定。实际电感器的等效电路如图11—1所示。 图11—1 电感器的等效电路图 由于R和C值极小，当频率不高时，电路的阻抗为 令 （称谐振频率），并代入上式可得 式中 称为电感器的有效电感。由于R、C的存在，La与频率有一定的关系。 通常，定义电感器的品质因数Q为： 一般总是要求Q值尽可能的高，而且电感值与频率的关系尽可能的小。 2） 电容 电容器无论从种类或数量来说均是使用频繁的电子器件。实际电容器的等效电路有两种，如图11—2所示： 图11—2电容器等效电路 上图分别为串联等效电路图和并联等效电路图。两个电路R表示电容器的损耗。它们的电流和电压之间相互关系分别如下图11—3所示 图11—3电容器损耗角 理想电容电流和电压之间有90 0的相角差，而实际电容器的相角差比90 0小了d 角，d角称为电容器的损耗角，并有 式中、为串联等效电路里的电容和电阻，、为并联等效电路里的电容和电阻。式中，称为电容器的耗散因数或损耗角正切，一般很小。 3.2 电容和电感的测量方法 常用测量电容电感的方法有交流电桥、谐振法、电压电流矢量比法。而随着数字电路以及计算机技术的发展，电容电感的测量技术有了很大的发展，使测量的精确度得到提高，测量也变得方便多了。 4 实验内容 1) 熟悉LCR测试仪的功能及使用方法 2) 电容测量 3) 电感测量 5 实验教学组织及教学要求 1）教学组织 1．检查预习报告，同时给学生5~10分钟熟悉仪器，对本实验有一定的感性认识。 2．讲解要点及注意事项，适当以提问方式检查学生的预习情况，加深对实验原理的理解。 3．随时注意学生的实验操作过程，及时指导解决学生实验中出现的突发情况。 4．检查学生的实验数据，记录实验情况。 2）教学要求 1．学会选择合适的测量方法和量程来测量电感、电容。 2．学会对测量值进行有效数字的取值方法。 3．学会根据选择的量程计算极限误差。 6 实验教学的重点和难点 1）重点：选择合适的测量方式和量程测量。 2）难点：怎样选择合适的测量方式和量程进行测量。 7 实验中容易出现的问题 1）没有初始归零。 2）不懂得选测量方式和量程。 8 实验参考数据 电容测量参考值（单位：PF） 0.0o 10.0o 30.0o 40.0o 50.0o 60.0o 70.0o 80.0o 90.0o 100.0o 110.0o 0.92 11.65 26.31 31.03 33.60 38.60 47.80 54.15 61.69 68.90 75.73 铁芯拉出测量对应位置的电感参考值（单位：mH） 0.00cm 1.00cm 2.00cm 3.00cm 4.00cm 5.00cm 6.00cm 7.00cm 8.00cm 9.00cm 10.00cm 2.7326 2.5983 2.4374 2.2849 2.1226 1.9688 1.7956 1.6366 1.4731 1.3359 1.1968 9 实验结果检查方法 1）数据记录表格格式。 2）实验数据及有效数字位数。 10课堂实验预习检查题目 1）小电容、大电感应采用何测量方式？ 2）小电感、大电容应采用何测量方式？ 3）、值主要那些参数有关？