實驗六簡單正弦交流電路的研究.doc

電工電子實驗教學中心學生實驗報告 學年第 一學期實驗課程 電路分析實驗 實驗室 電子技術實驗室二實驗地點 東區(qū)一教518 學 號 姓 名 實驗項目簡單正弦交流電路的研究實驗時間 月 日 星期 ， 節(jié)實驗臺號報告成績一、實驗目的1.研究在正弦交流電路中，電壓與電流的大小關系、相位關系;2.分析阻抗隨頻率變化的規(guī)律;3.學會用三壓法測量及計算相位角;4.掌握用取樣電阻的方法測量交流電流。二、實驗儀器1、電路分析實驗箱2、數字萬用表3、交流毫伏表 4、雙蹤示波器5、信號發(fā)生器三、實驗原理1. 電阻元件電阻兩端的電壓與通過它的電流都服從歐姆定律，在電壓電流關聯參考方向下式中是一個常數，稱為線性非時變電阻，其大小與、的大小及方向無關，具有雙向性，其伏安特性是一條通過原點的直線。在正弦電路中，電阻元件的伏安關系可表示為：。式中為常數，與頻率無關，只要測量出電阻端電壓和其中的電流便可計算出電阻的阻值。電阻元件的一個重要特征是電流與電壓同相位。2. 電感元件電感元件是實際電感器的理想化模型，具有儲存磁場能量的功能，是磁鏈與電流相約束的二端元件，即：式中表示電感，對于線性非時變電感，是一個常數，電感電壓在關聯參考方向下為：在正弦電路中：式中稱為感抗，其值可由電感電壓、電流有效值之比求得。即。當常數時，與頻率成正比，越大，越大，越小，越小，電感元件具有低通高阻的性質。若為已知，則電感元件的電感為：理想電感的特征是電流滯后于電壓。3. 電容元件：電容元件是實際電容器的理想化模型，具有儲存電場能量的功能，是電荷與電壓相約束的元件。即：式中表示電容，對于線性非時變電容，是一個常數。電容電流在關聯參考方向下為： 在正弦電路中或式中，稱為容抗。其值為，可由實驗測出。當=常數時，與成反比，越大，越小，電容元件具有高通低阻和隔斷直流的作用。當為已知時，電容元件的電容為：電容元件的特點是電流的相位超前于電壓。4、三壓法測阻抗角任意阻抗Z1和Z2串聯如圖5-1（a）所示，相量圖如圖5-1（b）所示。利用余弦定理可以得知 通過測量串聯元件上的電壓及總電壓（共三個電壓），可以計算出串聯電路的阻抗角，稱為三壓法測阻抗角。圖5-1 三壓法測阻抗角四、預習要求1、復習理論課相關內容：正弦交流電路中，常用二端元件及串聯二端網絡的伏安特性；熟練掌握阻抗三角形、電壓三角形；應用相量圖分析各物理量之間的關系；熟記有關計算公式。2、計算圖5-3、圖5-4電路中各理論值，用鉛筆填在相應表格里。五、實驗內容1、阻抗串聯電路（1）RC串聯電路按圖5-3（a）連接電路，C=0.2F，R=1k；外加正弦信號，Us=1V。分別測量在頻率f=0.5KHz，0.8KHz和1.4KHz時，R、C上的電壓，填入表格5-2中。 圖5-3 阻抗串聯電路注：每次改變頻率，都要重新測定Us=1v?！跋日{頻，后調幅”（2）RL串聯電路按圖5-3（b）連接電路圖，L=200mH，R=1k；外加正弦信號，Us=1V。測量在頻率f=0.5KHz，0.8KHz和1.4KHz時，R、L上的電壓，填入表格5-2中。2、R.L.C并聯電路按圖5-4連接電路。C=0.2F，L=200mH，R=1K，R0=10 (取樣電阻)信號源：f=800Hz，Us=1V。 測量各種連接方式下的電流。圖5-4 R.L.C并聯電路取樣電阻法：不直接測支路中的電流I，而是通過測量取樣電阻Ro上的電壓UR0，計算出電流I= UR0 /R0, 將數據填寫在表5-3中。注意：改變元件參數時需重新調整US=IV。六、數據記錄及處理表5-2 阻抗串聯測量數據表5-3 R.L.C并聯電路測量數據IRLCIRLILCIRCIRICILI(mA)七、思考題1、畫出RC 串聯、RC并聯， RL 串聯、RL并聯以及LC并聯的相量圖。(共5個)2、在RLC根據測量數據及相量圖說明：當XL=XC=R 時 流過 R、L 、C 元件的電流是否相同？ 只是R 、L 并聯時，其電流大小是否