實(shí)驗(yàn)7.8.9.RLC特性阻抗測(cè)試.doc

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目七 R、L、C元件阻抗特性的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證電阻、感抗、容抗與頻率的關(guān)系，測(cè)定、特性曲線。2加深理解、元件端電壓與電流間的相位關(guān)系。二、原理說(shuō)明1在正弦交變信號(hào)作用下，電阻元件兩端電壓與流過(guò)的電流有關(guān)系式在信號(hào)源頻率較低情況下，略去附加電感及分布電容的影響，電阻元件的阻值與信號(hào)源頻率無(wú)關(guān)，其阻抗頻率特性如圖3-20。如果不計(jì)線圈本身的電阻，又在低頻時(shí)略去電容的影響，可將電感元件視為純電感，有關(guān)系式， 感抗 感抗隨信號(hào)源頻率而變，阻抗頻率特性如圖3-20所示。在低頻時(shí)略去附加電感的影響，將電容元件視為純電容，有關(guān)系式， 容抗 容抗隨信號(hào)源頻率而變，阻抗頻率特性如圖3-20。圖3-20 阻抗特性測(cè)試電路2單一參數(shù)、阻抗率特性的測(cè)試電路如圖3-20所示。圖中、為被測(cè)元件，為電流取樣電阻。改變信號(hào)源頻率，測(cè)量、元件兩端電壓、流過(guò)被測(cè)元件的電流則可由兩端電壓除以得到。元件的阻抗角（即相位差）隨輸入信號(hào)的頻率變化而改變，同樣可用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得阻抗角頻率特性曲線。3用雙蹤示波器測(cè)量阻抗角（相位差）的方法。將欲測(cè)量相位差的兩個(gè)信號(hào)分別接到雙蹤示波器和兩個(gè)端。調(diào)節(jié)示波器有關(guān)旋鈕，使示波器屏幕上出現(xiàn)兩條大小適中、穩(wěn)定的波形，如下圖3-21所示，熒光屏上數(shù)得水平方向一個(gè)周期占n格，相位差占m格，則實(shí)際的相位差（阻抗角）為。圖3-21 相位差測(cè)定波形圖三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1函數(shù)信號(hào)發(fā)生器12交流毫伏表13雙蹤示波器14實(shí)驗(yàn)電路元件1LM035頻率計(jì)1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測(cè)量單一參數(shù)、 元件的阻抗頻率特性。實(shí)驗(yàn)線路如圖3-20所示，取 ，。通過(guò)電纜線將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出的正弦信號(hào)接至電路輸入端，作為激勵(lì)源，并用交流毫伏表測(cè)量，使激勵(lì)電壓的有效值為=3，并在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持不變。 改變信號(hào)源的輸出頻率從200Hz（用頻率計(jì)測(cè)量），并使開(kāi)關(guān)S分別接通、三個(gè)元件，用交流毫伏表分別測(cè)量、；、；、，并通過(guò)計(jì)算得到各頻率點(diǎn)時(shí)的、之值，記錄表中。頻率f(Hz)200 5000（V）（V）=/r（mA）=/(K)（V）（V）=/r（mA）=/(K)（V）（V）=/r（mA）=/(K)2用雙蹤示波器觀察r、L串聯(lián)和r、C串聯(lián)電路在不同頻率下阻抗角的變化情況，并作記錄。頻率n （格）M （格） （度）五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)交流毫伏表屬于高阻抗電表，測(cè)量前必須先調(diào)零。六、預(yù)習(xí)思考題1圖中各元件流過(guò)的電流如何求得？2怎樣用雙蹤示波器觀察r、L串聯(lián)r、C串聯(lián)電路阻抗角的頻率特性曲線，從中可得出什么結(jié)論？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在方格紙上繪制三個(gè)元件的阻抗頻率特性曲線，從中可得出什么結(jié)論？2根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在方格紙上繪制r、L串聯(lián)和r、C串聯(lián)電路的阻抗角頻率特性曲線，并總結(jié)、歸納出結(jié)論。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目八 日光燈線路的安裝與測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆杖展鉄艟€路的接線。二、原理說(shuō)明日光燈線路如圖3-25所示，圖中A是日光燈管，L是鎮(zhèn)流器，S是啟輝器，C補(bǔ)償電容器，用以改善電路的功率因數(shù)（值）圖3-25 日光燈線路圖三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1三相交流電源0220V12三相自耦調(diào)壓器13功率表14交流電壓表15交流電流表16鎮(zhèn)流器與30W燈管配用1LM-027日光燈燈管30W18啟輝器與30W燈管配用1LM-02四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容日光燈線路接線與測(cè)量。 圖3-26 日光燈線路接線與測(cè)量實(shí)驗(yàn)電路按圖3-26組成實(shí)驗(yàn)線路，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，接通市電220V電源，調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的輸出，使其輸出電壓緩慢增大，直到日光燈剛啟輝點(diǎn)亮為止，記下三表的指示值。然后將電壓調(diào)至220V，測(cè)量功率，電流，電壓等值，驗(yàn)證電壓、電流相量關(guān)系。（W）（A）（V）（V）（V）啟輝值正常工作值五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1本實(shí)驗(yàn)用交流市電220V，務(wù)必注意用電人身安全。2在接通電源前，應(yīng)先將自耦調(diào)壓器手柄置在零位上。3功率表要正確接入電路，讀數(shù)時(shí)要注意量程和實(shí)際讀數(shù)的折算關(guān)系。4如線路接線正確，日光燈不能啟輝良好。六、預(yù)習(xí)思考題1參閱課外資料，了解日光燈的啟輝原理。2在日常生活中，當(dāng)日光燈上缺少了啟輝器時(shí)，人們常用一根導(dǎo)線將啟輝器的兩端短接一下，然后迅速斷開(kāi)，使日光燈點(diǎn)亮；或用一只啟輝器去點(diǎn)亮多只同類型的日光燈，這是為什么？七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1完成數(shù)據(jù)表格中計(jì)算，進(jìn)行必要的誤差分析。2裝接日光燈線路的心得體會(huì)及其他。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目九 串聯(lián)諧振電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證RLC串聯(lián)諧振電路的特點(diǎn)；2了解品質(zhì)因數(shù)Q對(duì)諧振曲線的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理在RLC串聯(lián)電路中，當(dāng)外加正弦交流電壓的頻率可變時(shí)，電路中的感抗、容抗和電抗都隨著外加電源頻率的改變而變化，因而電路中的電流也隨著頻率的變化而變化。將這些物理量隨頻率變化的特性繪成曲線，就是它們的頻率特性曲線。由于 當(dāng)時(shí)的角頻率就是串聯(lián)諧振角頻率，這時(shí)電路呈諧振狀態(tài)，則諧振角頻率和諧振頻率分別為：，可見(jiàn)諧振頻率取決于電路的參數(shù)L和C的值。隨著頻率的變化，電路的性質(zhì)可發(fā)生變化：當(dāng)時(shí)，電路呈容性；當(dāng)時(shí)電路呈感性；當(dāng)時(shí)電路呈純阻性。如果維持外加電壓為，則諧振時(shí)的電流為：電路的品質(zhì)因數(shù)為：改變外加電壓的頻率，就可以作出如圖5-9所示的電流諧振曲線，其表達(dá)式為圖5-9 電流諧振曲線 三、實(shí)驗(yàn)原理圖實(shí)驗(yàn)原理圖如圖5-10所示。四、實(shí)驗(yàn)器材（1）信號(hào)發(fā)生器；圖5-10 實(shí)驗(yàn)原理圖（2）燈泡R、電感器L、電容器C、開(kāi)關(guān)；（3）導(dǎo)線五、實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)記錄（1）設(shè)置R、L、C的值。燈泡的功率P=5W、U=10V，則R= ；L=10mH；C=100F（2）按原理圖連接電路。（3）持信號(hào)源輸出電壓U=10V，使信號(hào)頻率由1Hz連續(xù)變化到500Hz，觀察電流表、電壓表的變化，并記入下表中，記下電燈泡最亮?xí)r的f= 。頻率f/Hz電流值電壓值（4）持諧振頻率f0不變，更改Q值，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。改變R。將燈泡功率改為10W，其它值不變，此時(shí)R= 。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)并將數(shù)據(jù)記錄到下表中。頻率f/Hz電流值電壓值保持LC的乘積不變，改變L、C的值，如L=100Hm，C=10f，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)并將數(shù)據(jù)記錄到下表中。頻率f/Hz電流值電壓值（5）由上述表格數(shù)據(jù)得知諧振條件，繪制諧振曲線得知品質(zhì)因數(shù)對(duì)諧振現(xiàn)象的作用。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（1）總結(jié)串聯(lián)諧振電路特點(diǎn)；（2）總結(jié)品質(zhì)因數(shù)Q值對(duì)諧振曲線的影響；（3）心得體會(huì)。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目十 互感線圈同名端的判斷一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)會(huì)互感電路同名端、互感系數(shù)以及耦合系數(shù)的測(cè)定方法。2. 理解兩個(gè)線圈相對(duì)位置的改變，以及用不同材料作線圈芯時(shí)對(duì)互感的影響。二、原理說(shuō)明1. 判斷互感線圈同名端的方法.（1）直流法圖6-7 互感系數(shù)的測(cè)定圖6-6 直流法判定同名端如圖6-6所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，若毫伏表的指針正偏，則可斷定“1”、“3”為同名端；指針?lè)雌?，則“1”、“4” 為同名端。（2）交流法如圖6-7所示，將兩個(gè)線圈N1和N2的任意兩端（如2、4）聯(lián)在一起，在其中的一個(gè)線圈（如N1）兩端加一個(gè)低壓交流電壓，另一線圈開(kāi)路，（如N2），用交流電壓表分別測(cè)出端電壓U13、U12和U34。若U13是兩個(gè)繞組端壓之差, 則1、3是同名端。；若U13是兩個(gè)繞組端壓之和，則1、4是同名端。2. 兩線圈互感系數(shù)的測(cè)定如圖6-7所示，在N1側(cè)加低壓交流電壓U1，N2側(cè)開(kāi)路，測(cè)出I1及U2，根據(jù)互感電勢(shì)可算得互感系數(shù)為3. 耦合系數(shù)K的測(cè)定兩個(gè)互感線圈耦合松緊的程度可用耦合系數(shù)K來(lái)表示 如圖6-7，先在N1側(cè)加低壓交流電壓U1，測(cè)出N2側(cè)開(kāi)路時(shí)的電流I1；然后再在N2側(cè)加電壓U2，測(cè)出N1側(cè)開(kāi)路時(shí)的電流I2，求出各自的自感L1和L2，即可算得K值。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源030V12單相交流電源0220V13三相自耦調(diào)壓器14直流數(shù)字電壓表15直流數(shù)字毫安表16直流數(shù)字安培表17交流電壓表18交流電流表19空心互感線圈N1：大線圈；N2：小線圈1對(duì)LW-0210可變電阻器100，3W1LW-0311電阻器510，2W1LW-0312發(fā)光二極管紅或綠1LW-0313鐵棒、鋁棒1LW-0214滑線變阻器200，2A1圖6-8 直流法測(cè)定同名端實(shí)驗(yàn)電路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1分別用直流法和交流法測(cè)定互感線圈的同名端1）直流法圖6-9 交流法測(cè)定同名端實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)線路如圖6-8所示,將N1、N2同心式套在一起，N側(cè)串入5A量程直流數(shù)字電流表，U為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，調(diào)至6V，然后改變可變電阻器R（由大到小的調(diào)節(jié)），使流過(guò)N1側(cè)的電流不超過(guò)0.4A，N2側(cè)直接接入2mA的毫安表。將鐵芯迅速地拔出和插入，觀察毫安表正、負(fù)讀數(shù)的變化，來(lái)判定N1和N2兩個(gè)線圈的同名端。2）交流法按圖6-9接線，將N1、N2同心式套在一起。N1串接電流表（選02.5A的量程交流表），后接至自耦調(diào)壓器的輸出，N2側(cè)開(kāi)路，并在兩線圈中插入鐵芯。接通電源前，應(yīng)首先檢查自耦調(diào)壓器是否調(diào)至零位，確認(rèn)后方可接通交流電源，令自耦調(diào)壓器輸出一個(gè)很低的電壓（約2V左右），使流過(guò)電流表的電流小于1.5A，然后用030V量程的交流電壓表測(cè)量U13、U12和U34，判定同名端。2互感系數(shù)及耦合系數(shù)測(cè)定1）互感系數(shù)M的測(cè)定拆除2、3連線，測(cè)U1、I1、U2，計(jì)算出M。2）耦合系數(shù)K的測(cè)定將低壓交流加在N2側(cè)，使流過(guò)N2側(cè)電流小于1A，N1側(cè)開(kāi)路，按步驟1）測(cè)出U2、I2、U1值。用萬(wàn)用表RX1檔分別測(cè)出N1和N2線圈的電阻值R1和R2，計(jì)算K值。3. 觀察互感現(xiàn)象將低壓交流加在N1側(cè)，N2側(cè)接入LED發(fā)光二極管與510的電阻串聯(lián)的支路。1）將鐵芯從兩線圈中抽出和插入，觀察LED亮度的變化及各電表讀數(shù)的變化，記錄現(xiàn)象。2）改變兩線圈的相對(duì)位置，觀察LED亮度的變化及儀表讀數(shù)。3）改用鋁棒代替鐵棒，重復(fù)1）、2）的步驟，觀察LED的變化，記錄現(xiàn)象。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1）為避免互感線圈因電流過(guò)大而燒毀,整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,注意流過(guò)線圈N1的電流不得超過(guò)1.5A2） 測(cè)定同名端及其它測(cè)量數(shù)據(jù)的