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=Vsinωt，则i= Vsinωt /R。

由于电阻R1mR1m1与电容串联，因此两者的电流相等。

i= i= Vsinωt /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3
2. 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SELECT 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7
3. 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)。

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-0.9739π)
U2：y=2.2144sin(314t-1.4294π)
U1与U2的相位差为0.4555π，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。