實驗六R、L、C元件阻抗特性的測定

1、實驗六r、l、c元件阻抗特性的測定實驗六r、l、c元件阻抗特性的測定一、實驗?zāi)康? 驗證電阻r、感抗xl、容抗xc與頻率的關(guān)系，測定rf、xlf及 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 在止弦交變信號作用下，r、l、c電路元件在電路中的抗流作用與 信號的頻率有關(guān)，它們的阻抗頻率特性rf, xlf, xcf曲線如圖 所示。其中 xl二 wl=2nfl, xc=1/co c=l/2 n fc。2單一參數(shù)r、l、c阻抗頻率特性的測量電路如圖62所示。圖6-1圖6-2圖中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

2、、ul、uc,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u、i的相位差4)(1) r與r串聯(lián)時：阻抗角1)為0(2) l 與 r 串聯(lián)時:阻抗角 4)為 arctgol/r,即 arctg2 口 fl/r(3) c 與 r 串聯(lián)時,阻抗角“為 arctg(-l/cocr),§p arctg(-l/2 n fcr)可 見在l與r串聯(lián)或c與r串聯(lián)時，元件的阻抗角隨輸入信號的頻率變化而 改變，將各個不同頻率下的相位差畫在以頻率f為橫坐標(biāo)、阻抗角©為縱 座標(biāo)的座標(biāo)紙上，并用光滑的曲線連接這些點，即得到阻抗角的頻率特性 曲線。圖6-3用雙蹤示波器測量阻抗角的方

3、法如圖6-3所示。從示波器上測得一個 周期占n秒，輸入輸出波形時延占m秒，則實際的相位差"（阻抗角）為 =mx3600/ n。三、實驗設(shè)備r、l、c元件阻抗特性實驗板、交流毫伏表、雙蹤示波器、函數(shù)信號 發(fā)生器。四、實驗內(nèi)容1測量r、l、c元件的阻抗頻率特性實驗電路圖如下圖所示：（l取為40mh）通過導(dǎo)線將函數(shù)信號發(fā)生器輸出的正弦信號接至上圖的電路，作為激 勵源ui,并用交流毫伏表測量，使激勵電壓的冇效值為u = 3v,并在實驗 過程中保持不變。使信號源的輸出頻率從200hz逐漸增至900hz左右，并 用導(dǎo)線將r分別接通r、l、c三個元件，用交流毫伏表分別測量ur、ur； ul、ur；

4、 uc> ur,并通過計算得到各頻率點時的r、xl與xc之值，記入表 1中。實驗步驟：（1）將函數(shù)信號發(fā)生器和r、l、c阻抗特性實驗板電路屮的激勵端 連接。（函數(shù)信號發(fā)牛器“波形輸出”的上面插孔連接“激勵ui”的左面插孔，函數(shù)信號發(fā)生器“波形輸出”的下面插孔連接“激勵ui”的右面插 孔）（2）打開函數(shù)信號發(fā)生器電源。調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器，使函數(shù)信號 發(fā)生器的輸出頻率為200h乙，功能設(shè)置選正弦。然后用數(shù)字多用表的交流 20v檔位監(jiān)測函數(shù)信號發(fā)生器的”波形輸出”端電壓，（紅表筆接“波形輸 出”的上面插孔，黑表筆接“波形輸出”的下面插孔。調(diào)節(jié)輸出電壓為3v（可以調(diào)成函數(shù)信號發(fā)牛器的幅度上限為8

5、.6,下限為0）。（3）用導(dǎo)線將r、l、c阻抗特性實驗板電路的r與r連接。（4）用數(shù)字多用表的交流20v檔位，測得ur, ur,填入表1中。（數(shù) 字多用表的紅表筆總接r、r的公共端。）（5）逐漸增加函數(shù)信號發(fā)生器的頻率直到900hz,按步驟3測得ur,ur,填入表1中。（6）將r、l、c阻抗特性實驗板電路的r改為與l（40mh）連接。將信號源的頻率調(diào)回200h乙重復(fù)步驟（4）、（5）,測得ul、ur值,（數(shù)字多用表的紅表筆總接r、l的公共端。）填入表1中。（注意:電感元 件值太小實驗數(shù)據(jù)會非常不準(zhǔn)確，為此需串聯(lián)30mh電感（由附近r、l、c 串聯(lián)諧振電路圖中取得30mh電感值），即電感m40m

6、h, r不變，激勵端 如何確定？ ul 乂如何測得？）（8）將r、l、c阻抗特性實驗板電路的r改為與c連接。重復(fù)步驟（7）, 用測得uc、ur值，（數(shù)字多用表的紅表筆總接r、c的公共端。）填入表1 中。2.用雙蹤示波器觀察rc串聯(lián)和rl串聯(lián)電路在不同頻率下阻抗角的變化情況，按圖6-3 ie錄n和m,算出4）,計入表2中。實驗步驟：（1）打開示波器電源，待示波器口檢穩(wěn)定后將示波器的一個探頭和示 波器的輸入通道ch1（x）通過探頭連接器連接并固定好，并將探頭勾形頭、 接地夾子和函數(shù)信號發(fā)生器的波形輸出端連接。（探頭勾形頭接函數(shù)信號 發(fā)生器“波形輸出”的上面插孔，接地夾子接函數(shù)信號發(fā)生器“波形輸出”

7、 的下面插孔）（2）重新調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器，使函數(shù)信號發(fā)生器的輸出頻率為 200hz,功能設(shè)置選正弦。輸出電壓保持3v不變。（3）按一下示波器面板上的auto按鈕，示波器會自動設(shè)置波形顯示 形式使我們能看到最好的波形顯示。記下ch1的prd （周期）大小即n值， 填入表2中。旋轉(zhuǎn)ch1按鈕的上面的voit/div旋鈕和下面的position旋鈕可調(diào)節(jié)波 形的垂直寬度和垂直位置。把波形的垂直寬度和垂直位置調(diào)節(jié)合適。（4）將另一探頭和示波器的輸入通道ch2（y）及r、l、c阻抗特性實 驗板電路的200 q電阻r兩端連接（200q電阻r的左端接探頭勾形頭，右 端接接地夾子），ch2通道的輸出波形即為

8、電流i的波形。（為什么？）并 按一下示波器面板上的ch2按鍵。屏幕上將出現(xiàn)（ch2通道）電流i的波 形信號。如果波形快速閃動，按一下“sett0 50%”按鍵或“auto”按鍵 使波形穩(wěn)定。（5）旋轉(zhuǎn)ch2按鈕的上面的voit/div旋鈕和下面的position旋鈕可 調(diào)節(jié)波形的垂直寬度和垂直位置。把波形的垂直寬度和垂直位置調(diào)節(jié)合適。（6）觀察電壓u和電流i的波形。按一下示波器控制面板上的run/stop按鈕，使波形靜止。（7）按一下示波器控制面板上的cursors光標(biāo)，然后按menu鍵下 的青色按鍵選好：光標(biāo)模式選項選定追蹤，光標(biāo)a選定ch1,光標(biāo)b選定 ch2選項，通過示波器面板上面點亮指

9、示燈的萬能旋鈕移動光標(biāo)a、b到 合適的位置，記錄光標(biāo)水平相對位置測得m值，填入表2中。（光標(biāo) a、b的坐標(biāo)及它們的相對位置在示波器屏幕上顯示：a->t：光標(biāo)a的 水平位置,a->v：光標(biāo)a的垂直位置,b>t：光標(biāo)b的水平位置,b->v： 光標(biāo)b的垂直位置，at：光標(biāo)a、b的水平間距，av：光標(biāo)a、b的垂直 間距），即m值，計入表2中。測量完畢后按一下示波器控制面板上的auto 按鈕，使波形觸發(fā)。（8）逐漸增加函數(shù)信號發(fā)牛器的頻率直到900h乙按步驟（3）、（5）、 （6）、（7）測得n、m值，填入表2中。（9）重新調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器，使函數(shù)信號發(fā)生器的輸出頻率為 200h乙按一下示波器控制面板上的run/stop按鈕，使波形靜止。將電路 實驗板中的r改為和l （注意l取為40mh）連接，按一下auto按鈕，使 波形觸發(fā)，調(diào)整波形高度及位置為合適，重復(fù)步驟（6）、（7）、（8）。（周期n值不用 再測。）表1表2 五、實驗注意事項1 調(diào)節(jié)電子儀器各旋鈕時，動作不要過快、過猛。實驗前，需熟讀雙 蹤示波器的使用說明書。觀察雙蹤時，耍特別注意相應(yīng)開關(guān)、旋鈕的操作 與調(diào)節(jié)。2.信號源的接地端與示波器的接地端要連在一起（稱共地），以防外界 干擾而影響測量的