電路基礎(chǔ)試驗(yàn)試驗(yàn)十一RLC元件阻抗特性的測定

1、實(shí)驗(yàn)十一 R、L、C元件阻抗特性的測定實(shí)驗(yàn)成員:班級：整理人員:實(shí)驗(yàn)十一 R、L、C元件阻抗特性的測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .驗(yàn)證電阻，感抗、容抗與頻率的關(guān)系，測定 Rf, Xlf與Xcf特性曲線。2 .加深理解R、L、C元件端電壓與電流間的相位關(guān)系。二、原理說明1 .在正弦交變信號作用下，電阻元件 R兩端電壓與流過的電流有關(guān)系式?U RI在信號源頻率f較低情況下，略去附加電感及分布電容的影響，電阻元件的 阻值信號源頻率無關(guān)，其阻抗頻率特性 Rf如圖9-1。如果不計(jì)線圈本身的電阻 rl,又在低頻時(shí)略去電容的影響，可將電感元件 視為電感，有關(guān)系式?Ul jXlI 感抗 Xl 2 fL感抗隨信號源頻率而

2、變，阻抗頻率特性 XLf如圖 9-1。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Uc jXcI容抗Xc12 fC容抗隨信號源頻率而變，阻抗頻率特性Xcf如圖9-1.圖9-2圖9-12,單一參數(shù)R L、C阻抗頻率特性的測試電路如圖 9-2所示。途中R、L、C為被測元件，r為電流取樣電阻。改變信號源頻率，測量R L、C元件兩端電壓UR、uu c ,流過被測元件的電流則可由r兩端電壓除以r 得到。3.元件的阻抗角（即相位差?。╇S輸入信號的頻率變化而改變同樣可用實(shí) 驗(yàn)方法測得阻抗角的頻率特性曲線小f。用雙蹤示波器測量阻抗角（相位差）的方法。將欲測量相位差的兩個(gè)信號分別接到雙蹤示波器 y

3、a和Yb兩個(gè)輸入端。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，如圖 9-3 所示，熒光屏上數(shù)的水平方向一個(gè)周期占 n格，相位差占m格，則實(shí)際的相位 差?。ㄗ杩菇牵?m %度 n三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備廳P名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1函數(shù)信號發(fā)生器12交流量伏表13雙蹤示波器14實(shí)驗(yàn)電路元件R=1KQ , C=p F L=10mH, r =200Q1DGJ-05四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.測量R、L、C元件的阻抗頻率特性。實(shí)驗(yàn)線路如圖9-2所示，取R=1& , L=10mH, C= F, r =200QO通過電纜 線將函數(shù)信號發(fā)生器輸出的正弦信號接至電路輸入端，作為激勵(lì)源 u,并用交流 毫伏表測量

4、,使激勵(lì)源電壓有有效值為 U = 3V,并在整個(gè)試驗(yàn)過程中保持不變。改變信號源的輸出頻率從200Hz逐漸增至5KHz（用頻率計(jì)測量），并使開關(guān) S分別接通R、L、C三個(gè)元件，用交流毫伏表測量 UR、U； UU； Uc、 Ur,并通過計(jì)算得到各頻率點(diǎn)時(shí)的 R Xl與Xc之值，記入表中。頻率F (KHz)200100030005000RUr (V)Ur (V)lR=Ur / r (mA)R=Ur/ Ir (KQ)LUl (V)Ur (V)Il=UT / r (mA)Xl=Ul/Il (KQ)CUc (V)Ur (V)lC=Ur/ r (mA)Xc=Uc/ Ic (KQ)2,用雙蹤示波器觀察rL串聯(lián)

5、和rC串聯(lián)電路在不同頻率下各元件阻抗角的變化 情況，并作記錄。rL串聯(lián)頻率F (KHz)151050n （格）1010510m （格）6 (度)rC串聯(lián)頻率F (KHz)151050n （格）10101010m （格）6 (度)五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)交流毫伏表屬于高阻抗電表，測量前必須先調(diào)零六、預(yù)習(xí)思考題1 .圖9-2中各元件流過的電流如何求得答：通過測量電流取樣電阻r兩端的電壓U r，用U,除以電流取樣電阻的 阻值r得到通過r的電流I。因?yàn)殡娐肥谴?lián)電路，電流處處相等， 所以I即為通 過各元件的電流。如此便求得了各元件流過的電流。2 .怎樣用雙蹤示波器觀察rL串聯(lián)和rC串聯(lián)電路阻抗角的頻率特性答：

6、通過觀察并記錄交流電壓與交流電流在示波器熒光屏x軸上相差的格子數(shù)m與交流電壓一個(gè)周期的格子數(shù) n,計(jì)算360乘以它們的比值m/n即為該頻 率下電路的阻抗角。這是因?yàn)殡妷号c電流在x軸上相差的格子數(shù)比上電壓一個(gè)周 期的格子數(shù)就是電壓與電流相位差占整個(gè)周期的百分比，再乘以3600即得到阻抗角o在通過比較不同頻率下阻抗角的大小即可觀察到阻抗角的頻率特性。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R、L、C三個(gè)元件的阻抗頻率特性曲線， 從中可得出什么結(jié)論R、L、CU個(gè)元件的阻擾頻率特牲曲繾10 rr r I- I ii I Iii如圖，其中實(shí)線-為R的阻抗頻率特性曲線；虛線-為L的阻抗頻率特性曲線；

7、點(diǎn)線-為C的阻抗頻率特性曲線。由圖可得，在一定范圍內(nèi)，C元件的容抗隨著頻率的增加急劇下降，下降速 度逐漸減緩，最后趨于平緩；R元件的阻值基本不隨頻率的增加而變化；L元件的感抗隨著頻率的增加逐漸增加，增加的速度基本維持不變。三者的阻抗頻率特 性曲線基本符合圖9-1的阻抗頻率特性圖，驗(yàn)證了電阻，感抗、容抗與頻率的關(guān) 系。2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在方格紙上繪制rL串聯(lián)、rC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。心事聯(lián)電路的阻擾角頻率特性曲線05101520253035404550f/KHz由圖可得，從rL串聯(lián)電路的阻抗角頻率特性曲線中可以得到隨著頻率的增加阻抗角逐漸增加。這是因?yàn)殡S著頻率 f的增加，由XL 2 fL可得L元件?的感抗增加，因而分在L元件上的電壓更多，故由U L jX LI可得，I與U的 相位差會增加且I滯后于U,阻抗角增大，并無限靠近 90。反之，從rC串聯(lián) 電路的阻抗角頻率特性曲線中可以得到隨著頻率的