用传感器观察直流和交流的波形

实验目的

用传感器观察直流电和交流电的电压波形，比较两者的特点。

实验原理

电压传感器把电压转换为电信号，数据采集器按一定时间间隔采样，计算机显示 U-t 图像。直流电的图像是一条平行于时间轴的直线；正弦式交流电的图像是正弦曲线，可读出周期 T 和电压最大值，频率 f=1/T。我国民用交流电频率为 50 Hz，周期为 0.02 s。

实验器材

• 电压传感器
• 数据采集器
• 计算机及配套软件
• 干电池或直流稳压电源
• 低压交流电源（学生电源）
• 导线若干

实验步骤

1. 把电压传感器接入数据采集器，再与计算机连接
2. 打开软件，设置合适的采样频率
3. 将传感器接到直流电源两端，开始采集并观察图像
4. 停止采集，换接低压交流电源，再次采集并观察图像
5. 根据交流图像读出周期，计算频率
6. 比较两条图像的不同并记录

实验现象与结论

直流电的图像是一条平行于时间轴的直线，电压大小和方向基本不变；交流电的图像是周期性变化的正弦曲线，电压大小和方向随时间改变。可由图像读出周期并算出频率。

注意事项

• 交流电源只用低压挡，不要直接接市电
• 所测电压不能超过传感器的量程
• 接线、换线前先断开电源

常见问题

交流电的波形为什么是正弦曲线？

线圈在匀强磁场中匀速转动时，产生的电动势随时间按正弦规律变化。

怎样从波形图得到交流电的频率？

先读出相邻两个相同位置之间的时间即周期 T，再用 f=1/T 计算。