设计实验-电容C的测量
电容的测量方法与详细单位换算
电容的测量方法与详细单位换算电容是板卡设计中必用的元件，其品质的好坏已经成为我们判断板卡质量的一个很重要的方面.①电容的功能和表示方法。
由两个金属极，中间夹有绝缘介质构成.电容的特性主要是隔直流通交流，因此多用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐.电容在电路中用“C"加数字表示,比如C8,表示在电路中编号为8的电容。
②电容的分类。
电容按介质不同分为：气体介质电容,液体介质电容,无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。
按极性分为:有极性电容和无极性电容。
按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。
③电容的容量.电容容量表示能贮存电能的大小。
电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，容抗与交流信号的频率和电容量有关,容抗XC=1/2πf c （f表示交流信号的频率,C表示电容容量)。
④电容的容量单位和耐压。
电容的基本单位是F（法），其它单位还有：毫法（mF)、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）.由于单位F 的容量太大，所以我们看到的一般都是μF、nF、pF的单位。
换算关系:1F＝1000000μF，1μF=1000nF=1000000pF.每一个电容都有它的耐压值，用V表示。
一般无极电容的标称耐压值比较高有：63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等。
有极电容的耐压相对比较低，一般标称耐压值有：4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。
⑤电容的标注方法和容量误差。
电容的标注方法分为:直标法、色标法和数标法.对于体积比较大的电容，多采用直标法。
如果是0。
005，表示0。
005uF=5nF。
如果是5n，那就表示的是5nF。
数标法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是10的多少次方.如：102表示10x10x10 PF=1000PF，203表示20x10x10x10 PF。
色标法，沿电容引线方向，用不同的颜色表示不同的数字，第一、二种环表示电容量，第三种颜色表示有效数字后零的个数(单位为pF）。
电容实验测量电容器的等效电容量
电容实验测量电容器的等效电容量电容器是电路中常用的元器件之一，用于储存电荷和调节电压。
为了正确使用电容器，我们需要了解其等效电容量，以便在电路设计和故障排除中做出准确的判断和决策。
本文将介绍电容实验测量电容器等效电容量的方法和步骤。
首先，我们需要准备以下实验仪器：一个科学计算器、一个数字电压表、一个万用电表、一节电池和若干电容器。
为了简化实验过程，我们选择电解电容器和陶瓷电容器作为样本进行测量。
接下来，我们将电解电容器和陶瓷电容器分别与电池连接，并通过数字电压表测量其电压。
注意，在连接电容器之前，将电池的电压调整到合适的范围（通常为3V至9V），以确保测量结果的准确性。
然后，我们使用万用电表的电流测量功能，分别测量电解电容器和陶瓷电容器的充电电流。
在测量过程中，我们需要确保电容器已完全充电，以获得可靠的测量结果。
测量完成后，我们可以开始计算电容器的等效电容量。
根据电容器的定义，电容量（C）等于电容器所存储的电荷量（Q）与其两端电压（V）的比值，即C=Q/V。
首先，我们需要计算电容器的电荷量。
电容器的电荷量等于充电电流（I）与充电时间（t）的乘积，即Q=I×t。
在此处，我们使用万用电表测量的充电电流作为I的值，充电时间可以根据实际情况进行估计。
其次，我们需要计算电容器的两端电压。
根据测量得到的电压值，我们可以直接将其作为电容器的电压。
最后，我们将电容器的电荷量和电压代入公式C=Q/V，即可计算得到电容器的等效电容量。
需要注意的是，由于电容器的电容量通常以法拉（F）为单位，我们需要将计算结果转换为适当的单位。
通过这种实验测量电容器的等效电容量方法，我们可以更好地了解电容器的特性和行为。
在实际应用中，电容器的等效电容量可以帮助我们选择合适的电容器，并正确地设计和调整电路参数。
此外，当我们在电路故障排查时，了解电容器的等效电容量也能帮助我们判断和解决问题。
总而言之，电容实验测量电容器等效电容量是理解和应用电容器的重要环节。
RLC正弦交流电路参数测量实验报告(1)
RLC正弦交流电路参数测量实验报告(1)实验目的：1.了解电阻、电容、电感在正弦交流电路中的基本特性。
2.掌握R、L、C参数的测量方法。
3.通过实验学会分析和解决RLC正弦交流电路的实际问题。
实验原理：正弦交流电路是指由电阻、电容和电感元件组成的电路。
该电路是封闭型的，可以对其进行一些参数的测定，如电阻、电感、电容等。
正弦交流电路的电压和电流都是正弦波。
其在电路分析和设计中应用广泛，是电子工程专业和相关专业学生必须熟悉的实验内容之一。
正弦交流电路的电压和电流分别滞后90度，即振幅最大的时候，电流和电压不是同时出现的。
这是因为在电路中电阻、电容、电感元件的特性不同而引起的。
实验步骤：1. 通过万用表测定电阻器的阻值，记录在实验记录表中。
2. 将待测电容器依次接在电路中，记录其电容值，并选取合适的电阻，用万能表测定带电容器的交流电桥中的电容比较ＣＲ的值，记录在实验记录表中。
3.将待测电感器回路接入电路中。
在扫频工作条件下，用示波器测定相应点的电压和频率F，并用频率计检查示波器的读数，若误差较大可调节频率计。
4.通过标准电阻和标准电容的值，测量得到带电感器Ｌ的值，并将其记录于实验记录表中。
5.测量过程结束后，关闭电源电压开关，关掉设备，整理实验器材，并填写实验报告。
实验结果：实验结果表明，在RLC正弦交流电路中，电容C，电感L和电阻R三者的参数都可以通过一些简单的测量方法来测量。
根据测量结果，可以判断电路的性质，并通过实验分析解决一些实际问题。
实验结论：通过本次RLC正弦交流电路参数测量实验，学生们不仅了解了基本原理和实验步骤，而且理解和掌握了实验中测量的概念。
实验结果显示，电容、电感和电阻的参数都可以通过一些简单的测量而获得，这意味着学生们可以在任何时候应用这些方法来解决实际问题。
该实验强化了学生的电路分析和设计能力，帮助他们更好地理解和掌握正弦交流电路的特性和性能。
数字式电容测试仪实验预报告
摘要本设计是基于555定时器，连接构成多谐振荡器以及单稳态触发器而测量电容的。
单稳态触发器中所涉及的电容，即是被测量的电容C。
其脉冲输入信号x是555定时器构成的多谐振荡器所产生。
信号的频率可以根据所选的电阻，电容的参数而调节。
这样便可以定量的确定被测电容的容值范围。
因为单稳态触发器的输出脉宽是根据电容C值的不同而不同的，所以脉宽即是对应的电容值，其x精确度可以达到0.1%。
设计方案：利用单稳态触发器或电容器充放电规律等，可以把被测电容的大小转换成脉冲的宽窄，即控制脉冲宽度 Tx严格与 Cx成正比．只要把此脉冲与频率固定不变的方波即时钟脉冲相与，便可得到计数脉冲，把计数脉冲送给计数器计数，然后再送给显示器显示．如果时钟脉冲的频率等参数合适，数字显示器显示的数字 N便是 Cx的大小。
之所以选择该方案是考虑到这个方案不仅设计比较容易实现，而且必要时还可以扩展量程，更重要的是该方案设计出来的数字测试仪测量的结果比较精确。
单稳态触发器输出电压脉宽T X=RC X ln3≈1.1RC X电路产生的脉冲可以从几微秒到数分钟。
当R固定时，则T X为正比于电容。
C越大，则Tw时间内通过与门的时钟脉冲就越多，则计数电路实现T与C正比。
单稳态触发器产生脉冲宽度T W与电容C成正比的特点，将被测电容C转换为宽度为T W的脉冲总电路图：设计要求：1.被测电容的容量在10μF至100μF范围内2.用数码管显示测量结果，测量误差小于20%。
当被测电容CX接入电路后，由于电容充放电效应，单稳态触发器会产生一个脉宽与被测电容大小成正比的闸门信号（如图3中第三个信号），同时多谐振荡器会产生脉冲信号CP（如图3中第二个信号），闸门信号与脉冲信号CP同时经过与门运算，得到一个新的脉冲信号（图3中第一个信号），再将此信号送入计数器进行计数。
单稳态触发器由555定时器接成，4端为异步清零端，当置0时，无论输入如何均输出低电平，当置1时，555定时器工作。
测电容电感的实验原理
测电容电感的实验原理测量电容和电感的实验原理一、测量电容的原理电容（C）是电路中储存电荷的能力。
测量电容的一种常见方法是使用LC振荡电路。
原理如下：1. 使用一个感性电阻（电感）和一个电容并联连接，形成一个LC电路。
电容器两端电压为Vc，电感两端电压为VL。
2. 在平衡状态（稳态），电感和电容存储的能量互相交换，导致电感和电容的电压大小相等且反向。
即VL = -Vc。
3. 通过测量电感两端电压和电容两端电压的差值，即VL - Vc，可以确定电容C 的大小。
4. 假设电容C已知，电感L未知。
通过测量电容两端电压和电感两端电压的相位差，可以确定电感L的大小。
5. 根据LC振荡电路的特性，当电感和电容的值确定时，电路的频率达到共振频率。
在共振频率下，电感和电容的电压差达到最大值。
二、测量电感的原理电感（L）是电流在闭合回路中产生磁场所储存的能力。
测量电感的一种常见方法是使用RLC限制性振荡电路。
原理如下：1. 在RLC限制性振荡电路中，电容器两端电压为Vc，电感两端电压为VL，电阻的电压为VR。
2. 当电容充电到一定程度，电压达到峰值时，电容开始放电，电流开始流入电感，磁场开始产生。
3. 由于电容器放电，电容的电压Vc逐渐减小，而电感的电压VL逐渐增大。
4. 在平衡状态（稳态），电流的瞬时值和电容器和电感的电压之间满足以下关系：Vc + VL + VR = 0。
5. 通过测量电容两端电压和电感两端电压的差值，即VL - Vc，可以确定电感L 的大小。
6. 假设电感L已知，电容C未知。
通过测量电容两端电压和电感两端电压的相位差，可以确定电容C的大小。
总结：测量电容的原理主要涉及LC振荡电路，根据电容和电感的电压差和相位差测量电容和电感的大小。
测量电感的原理主要涉及RLC限制振荡电路，根据电容和电感的电压差和相位差测量电感和电容的大小。
这两种测量方法都是通过测量电压差和相位差来确定电容和电感的大小，因此实验中需要使用适当的仪器进行测量，并根据测量结果计算电容和电感的数值。
电容测量方法
电容测量方法
电容测量方法:
1. 手动测量法: 使用电容表和外部电源进行测量。
将电容器与电容表连接，然后通过外部电源施加直流电压，记录电容表的读数。
根据所施加的电压和电容表的读数计算电容值。
2. 充放电法: 利用充电和放电的过程来测量电容值。
首先将电容器充电到一定电压，然后通过计算充电过程中电流的变化率得到电容值。
同样地，通过放电过程中电流的变化率也可以得到电容值。
3. 振荡法: 这种方法使用电容和电感组成的谐振电路来测量电容值。
通过测量谐振频率可以计算得到电容值。
4. 桥式测量法: 利用电容器与其他电阻或电感连接成电容桥电路，通过调节电桥平衡得到电容值。
这种方法适用于测量小电容值。
5. 示波器法: 利用示波器测量电容器在充放电过程中电压的变化曲线，通过计算波形特征来得到电容值。
注意：以上方法都需要合适的测量设备和相关电路，且在进行测量时需要注意安全操作，避免电击等意外发生。
测量电容的实验方法及注意事项
测量电容的实验方法及注意事项电容是电路中常见的基本元件，具有存储电荷和平滑电压的功能。
在实际应用中，测量电容值是非常重要的。
本文将介绍测量电容的实验方法以及注意事项。
一、直流法测量电容直流法是测量电容最常用的方法之一。
其原理是通过充电或放电过程来测量电容器的电压变化，从而计算出电容的值。
实验步骤：1. 准备一台直流电源、一个电容器和一个电压计。
2. 将直流电源的正极与电容器的正极相连，负极与电容器的负极相连。
3. 将电压计的正极连接到电容器的正极，负极连接到电容器的负极。
4. 打开电源，记录下电压计的读数。
5. 关闭电源，等待电容器放电完毕，再次记录下电压计的读数。
6. 根据电压的变化量计算电容的值。
电容的计算公式为 C = Q / V，其中 C 为电容的值，Q 为电容器存储的电量，V 为电压的变化量。
注意事项：1. 实验时要确保电源的电压稳定，并避免过高的电压对电容器造成损坏。
2. 为了提高测量精度，应该进行多次实验并取平均值。
3. 在放电过程中，要等待电容器完全放电，避免误差的产生。
二、交流法测量电容交流法是另一种常用的测量电容的方法。
该方法利用交流信号通过电容器时产生的相移来计算电容的值。
实验步骤：1. 准备一台交流信号发生器、一个电容器、一个电阻和一个示波器。
2. 将交流信号发生器的输出端连接到电阻的一端，另一端连接到电容器的一端，再将另一端的电容器连接到示波器的输入端。
3. 调节交流信号发生器的频率，并观察示波器上的波形。
4. 测量电容器和电阻之间的相移角度，并根据相移角度计算电容的值。
电容计算公式为C = 1 / (2πfR) ，其中 C 为电容的值，f 为信号发生器的频率，R 为电阻的阻值。
注意事项：1. 实验时要选择适当的频率范围，以保证测量结果的准确性。
2. 注意电容器的极性，确保正确连接电容器。
3. 在测量过程中，保持电路的稳定，避免干扰信号的产生。
综上所述，测量电容的实验方法主要包括直流法和交流法。
电容器实验报告
班级：姓名：刘展宁学号： 1306030413 指导教师：徐维成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系实验一静电场问题实例：平板电容器电容计算仿真1.实验目的1．学习 ansoft maxwell软件的使用方法。
2．复习电磁学相关的基本理论。
3．通过软件的学习掌握运用ansoft maxwell运行电磁场仿真的流程。
4．通过对对平板电容器电容计算仿真实验进一步熟悉ansoft maxwell软件的应用。
2.实验内容1.学习ansoft maxwell有限元分析步骤2.会用ansoft maxwell后处理器和计算器对仿真结果分析3.对圆柱体电容器电容仿真计算结果与理论结果值进行比较3.实验步骤平板电容器模型描述：上下两极板尺寸：25mm×25mm×2mm，材料：pec（理想导体）介质尺寸：25mm×25mm×1mm，材料：mica（云母介质）激励：电压源，上极板电压：5v，下极板电压：0v。
要求计算该电容器的电容值1.建模（model）project > insert maxwell 3d design file>save as>planar cap（工程命名为“planar cap”）选择求解器类型：maxwell > solution type>electric>electrostatic（静电的）创建下极板六面体draw > box （创建下极板六面体）下极板起点：（x,y,z）>（0,0,0）坐标偏置：（dx,dy,dz）（25,25,0）坐标偏置：（dx,dy,dz）>（0, 0, 2）将六面体重命名为downplate assign material>pec（设置材料为理想导体perfect conductor）创建上极板六面体draw > box （创建下极板六面体）上极板起点：（x,y,z）>（0, 0, 3）坐标偏置：（dx,dy,dz）>（25, 25,0）坐标偏置：（dx,dy,dz）>（0, 0, 2）将六面体重命名为upplateassign material >pec（设置材料为理想导体perfect conductor）创建中间的介质六面体draw > box （创建下极板六面体）介质板起点：（x,y,z）>（0, 0, 2）坐标偏置：（dx,dy,dz）>（25, 25,0）坐标偏置：（dx,dy,dz）>（0, 0,1）将六面体重命名为mediumassign material > mica（设置材料为云母mica，）2.创建计算区域（region）padding percentage：0% 电容器中电场分布的边缘效应忽略电场的边缘效应（fringing effect）3.设置激励（assign excitation）选中上极板upplate,maxwell 3d> excitations > assign（计划，分配）>voltage> 5v 选中下极板downplate,maxwell 3d> excitations > assign >voltage> 0v 4.设置计算参数（assign executive parameter）maxwell 3d> parameters > assign > matrix（矩阵）> voltage1,voltage2 5.设置自适应计算参数（create analysis setup）maxwell 3d> analysis setup > add solution setup 最大迭代次数： maximum number of passes > 10 误差要求： percent error>1% 每次迭代加密剖分单元比例： refinement per pass>50%6. check & run7.查看结果maxwell 3d>reselts>solution data > matrix 电容值：-31.543pf 4.实验结果分析由实验数据可得电容为-31.543pf 平板式电容计算公式：c=ε *ε0* s/d;ε0真空介电常数8.86×10（-12方）单位f/m；计算得=5.心得体会实践和先前的理论总是有差距的，而在实践当中修正自己先前的理论和对客观事物的认识，也正是自然科学的魅力所在。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验报告
实验名称：电容C的测量学生姓名：卢春雨
学号：1228403018 专业：12 传感
电容C的测量
一、实验目的
设计一个能够测量电容器件参数的测量电路，该测量电路应具有如下功能：
1.电容C测量仪的量程范围为1nF~1μF.
2.电容C测量仪的量程范围为10pF~1000μF.
二、实验器件和仪器
1.555定时器一个。
2.30KΩ电阻2个，1KΩ电阻一个。
3.电容10nF一个，待测电容100nF一个。
4.VDD5V一台直流源
5.示波器一台
三、实验设计
图1. 555组成多谐振荡器
由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，触发tri脚与阈值thr脚直接相连。
电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R1、R2向C2充电，以及C2通过R2向放电端放电，使电路产生振荡。
电容C在2/3Vcc和1/3Vcc之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波。
当Uc因电源接通对C充电而上升到2/3Ucc时，比较器A1输出为低电平，
使R-S触发器输出置0，T导通，电容C通过T放电；当Uc因电容放电而减小到略低于1/3Ucc时，比较器A2输出为低电平，使R-S触发器输出置1，T截止，电容C继续充电直到Uc略高于2/3Ucc时，触发器又翻转到0，从而完成一个周期振荡。
电容C2充电时间：
T1=(R1+R2)Cln((V CC-V T-)/(V CC-V T+))=(R1+R2)Cln2
电容C2放电时间：
T2=R2Cln((0-V T-)/(0-V T+))=R2Cln2
电路的振荡周期：
T=(R1+2R2)Cln2
f=1/T
即可通过观察示波器的周期即可得出待测电容C的值。
四、实验仿真图及、实验图及实验分析
实物仿真图（C1为待测电容）
仿真实验波形图
由于选取电阻原因导致仿真波形图中的方波不好看，没有33KΩ电阻出的波形图好看，但是可以看出周期T=6.25ms，则可推算出待测C1=100.187nF，误差较小。
电路板波形图
上图为实际电路板测出的波形图，可以看到T=6.28ms，则可以推算出待测电容C=100.668nF，测量误差也较小。
五、实验结果分析及实验收获
可以看出选择不同的R1与R2，可以测出不同的待测电容C的范围，即改变电阻的大小就可以改变改电路的电容测量的量程范围，选择适当的电阻值可以减小测量的误差。