直流和交流電路：帶電容器的電路

描述

P3.6.1.1 開關直流電源時電容器的充電和放電

P3.6.1.2 在交流電路中測定電容器的電抗

P3.6.1.3 開關直流電源時電容器的充電和放電 – 使用多用途測量儀測量

P3.6.1.4 開關直流電源時電容器的充電和放電 – 使用Mobile-CASSY測量

P3.6.1.5 在交流電路中測定電容器的電抗 – 使用Mobile-CASSY測量

為了研究電容器在直流和交流電路中的行為，使用雙通道示波器測量電容器的電壓UC，並通過串聯電阻R上的電壓降計算電容器的電流IC。另外也使用Mobile-CASSY 2進行測量。這些測量電路是通過插件板組裝在STE插件系統上。使用具有可變振幅和可變頻率的函數發生器作為電壓源。

 

在實驗P3.6.1.1和P3.6.1.4中，函數發生器產生周期性方波信號，模擬開關直流電壓的操作。在P3.6.1.1實驗中，方波信號顯示在示波器的通道I上，而電容器的電壓或電容器的電流顯示在示波器的通道II上；而在P3.6.1.4實驗中，電流和電壓則由Mobile-CASSY 2記錄。實驗的目的是通過各種電容量C的充電或放電電流IC的指數曲線來確定時間常數

\(\tau = R \cdot C\)

對於不同電容$C$，從相應的充電或放電電流IC​ 的指數曲線進行研究。

 

在實驗P3.6.1.2和P3.6.1.5中，將振幅為U0且頻率為f的交流電壓施加到電容器上。在示波器上同時顯示電壓UC(t)和電流IC(t)（P3.6.1.2），或由Mobile-CASSY 2記錄（P3.6.1.5）。實驗顯示，在這種電路中，電流比電壓領先90°。

\(Z_c= \frac {U_0}{I_0}\)

 

關係為

\(Z_c=- \frac {1}{2 \pi f \cdot C}\)

顯示出來。

 

在實驗 P3.6.1.3 中，通過長時間對一個大電容器進行充電和放電。