大学物理实验报告RC(共5篇).pdf

篇一：大学物理实验讲义(rc电路)

用rc电路测电容

【实验目的】

1、观察电容充放电现象，了解电容特性；2、利用电容器的充、放电测定电容；3、根

据电容容抗的频率特性测定电容。【仪器仪器】

两个电容（其中一个为电解电容，电容值470?f；另一个电容值约为0.1?f），电阻箱，

直流电源，信号发生器，数字万用电表，示波器，导线．开关等。【实验原理】

1．电容器

电容器是常用电子元件之一，其符号如图l所示，用c表示．

常用电容器以两层金属箔（膜）为极板。极板中间有一层绝缘材料作为介质。极板上可

积聚等量异号的电荷q,两极板的电压为u，两

c

者成线性关系，其比值即为电容

c?

q

u

电容符号电容的基本单位是f，这个单位太大，常用单位有?f和pf：

图1电容符号

1f?106?f，1?f?106pf，

电容的种类很多，分为固定电容和可变电容，固定电容有：瓷介质电容、云母电容、薄

膜介质电容、纸介质电容和电解电容器等，常用的电解电容器电容值较大，且有正负极性，

使用时应注意将正极接高电位，负极接低电位；如果极性接反，会将电容器击穿损坏．电容

的主要参数有：电容值和额定工作电压。

由于电容的充放电特性，以及电容具有隔直流和通交流的能力，在电子技术中使用十分

普遍，常用于滤渡电路、定时电路、锯齿波发生器电路、微分积分等电路．

2．rc电路充放电特性

将一个电容和一个电阻串联构成rc电路，电路如图2所示当开关k合到图2中的“1”

时，直流电源通过电阻r给电容充电，电容上的电压uc逐渐增大，最终与电源电压e相等；

然后再将开关合向“2”，电容c将通过电阻r放电，uc逐渐减小，直至为零。

在rc电路充放电过程中uc和ur的变化遵循以下规律：

图2电容充放电原理图

（1）对于充电过程，有

uc?e(1?e?t/rc)（1）

i?

e?t/rc

e或ur?ee?t/rc（2）r

（2）对于放电过程，有

uc?ee?t/rc（3）

i??

e?t/rc

e或ur??ee?t/rc（4）r

由上述公式可知，在充电过程中，uc和i(ur)均按指数规律变化，式(4)中电流的负号表

示放电过程中电流的方向与充电过程相反。uc和i(ur)随时间变化的曲线如图3(a)和(b)所

示，

令??rc，?称为rc电路的时间常数当

t???rc时，由式(3)可知

uc?ee?1?0.368e（5）

uc

(a)

t

(b)

图3电容充、放电波形（a）电压波形；（b）电流波形

上式说明，电阻电容数值越大．?表示放电过程中uc由e衰减到e的36.8%所需要的时

间。?值越大，uc变化越慢，即电容充放电进行得越慢。通过时间常数?，电压uc、时间t

以及r，c数值之间建立了对应关系。根据这一特性，由uc的变化测得?，如果已知电阻r，

可测出电容c.

电容充放电的特性在实际中得到广泛应用，例如制成延时开关，用于声光控制路灯的电

路中等。

3．用示波器观察rc电路在充放电过程中uc和ur的变化

实验电路如图5所示，由信号源输出周期性方波信号。可将方波信号看成一个电子开

关，其作用相当于图2电路中的选择开关k自动连续在“l”，“2”之间切换，使得电容

轮流

持续进行充放电，调节示渡器即可得到稳定波形，这样便于观察uc和ur随时间变化的

波形。

调节方波的半周期远大于rc电路的时间常数?，即使得电容充放电过程在方波的半周

图5电容充放电实验电路

期内完成，这时uc和ur的变化规律可近似为上述单次充放电过程．根据图5和式（5），