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1、测量电感及电容上电流和电压的相位差&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 v=Vsin t ，则 i= Vsin t /R 。由于电阻 R1mR1m1与电容串联，因此两者的电流相等。 i= i= Vsin t /R ，电容的电流波形图与电阻的电压 L1R1m1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
2、对比，得出电容的电压与电流的关系。实验过程1. 开机方法：?用专用接线连接 TI 83Plus 和 CBL。?按 ON键打开 TI 83Plus 电源。?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：?将两个电压探头分别插入CH1,CH2两个插口中，打开CBL电源。?在 Main Menu 下按 1 选择 SET UP PROBES，进入探头设定菜单（见图 4）。在 NUMBER OF PROBES菜单中按 2 选择图 4 TWO。在 S
3、ELECT PROBE中按 7 选择 MORE（见图 5），再按 3（见图 6）将第一个探头选择为 VOLTAGE。按 ENTER重复以上操作，将第二个探头也设为 VOLTAGE。回到主菜图 5 单（见图 7）。图 6图 73. 参数设定在 Main Menu 下按 2 选择 2：COLLECT DATA。 在 DATA COLLECTION中按 2 选择2：TIME GRAPH（见图 8）。图 8在 ENTER TIME BETWEEN SAMPLES IN SECONDS：后输入时间间隔 0.0005 。在ENTER NUMBER OF SAMPLES：后输入取样个数100( 见图 9)
4、。图 9按 ENTER对实验设置进行确认（见图10）。图 10在 CONTINUE中按 1 选择 USE TIME SETUP，用以上设置图 11 进行实验（见图11）。4. 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。5. 采集数据按下 ENTER开始采集数据（见图12），实验完毕（见图13,14 ），图 12 按 ENTER确认。图 13图 14 6. 显示实验结果在 SELECT GRAPH菜单中按 3 选择 BOTH（见图
5、15）。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 ENTER结束显示，在 SELECT GRAPH菜单中按 4 选择 NEXT（见图 15）。 如需再次采集数据，则在 REPEAT菜单中按 2 选择 YES（见图图 17 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-0.9739 )U2：y=2.2144sin(314t-1.4294 )U1与 U2的相位差为 0.4555 ，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-83 ，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。