電路基礎實驗實驗十一r、l、c元件阻抗特性的測定

1、實驗一一 R、L、C元件阻抗特性的測實驗成員:班級：整理人員:實驗一 R、L、C元件阻抗特性的測定一、實驗目的1 驗證電阻，感抗、容抗與頻率的關系，測定Rf, XLf與Xf特性曲線。2. 加深理解R、L、C兀件端電壓與電流間的相位關系。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系式在信號源頻率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，其阻抗頻率特性 Rf如圖9-1 o如果不計線圈本身的電阻 rl，又在低頻時略去電容的影響，可將電感元件 視為電感，有關系式Ul 叮Xl感抗 XL = 2 fL感抗隨信號源頻率而變，阻抗頻率特性 X

2、Lf如圖9-1 o在低頻時略去附加電感的影響，將電容元件視為純電容，有關系式1UcjXc|容抗X廠藥容抗隨信號源頻率而變，阻抗頻率特性 Xcf如圖9-1.2 .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、U L、U 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©）隨輸入信號的頻率變化而改變同樣可用實 驗方法測得阻抗角的頻率特性曲線 © f o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信號分別接到雙蹤示波器 丫人和Y

3、B兩個輸入端。調(diào) 節(jié)示波器有關旋鈕，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)的水平方向一個周期占n格，相位差占m格，則實際的相位差 © （阻抗角）為 ：-: = m 36度n三、實驗設備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1函數(shù)信號發(fā)生器12交流毫伏表13雙蹤示波器14實驗電路元件R=1KD，C=0 1 卩 FL=10mH r =200Q1DGJ-05四、實驗內(nèi)容1. 測量R L、C元件的阻抗頻率特性。實驗線路如圖9-2所示，取 R=1©, L=10mH C=0 1卩F, r =200Q。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

4、激勵源u，并用交流毫伏表測量，使激勵源電壓有有效值為 U= 3V,并在整個試驗過程中保持不 變。改變信號源的輸出頻率從200Hz逐漸增至5KHz（用頻率計測量），并使開關 s分別接通r、l、c三個元件，用交流毫伏表測量 ur、ur； Ul、Ur； UC、 U r，并通過計算得到各頻率點時的 R、Xl與Xc之值，記入表中。頻率F (KHZ200100030005000R4 (V2.4082.392.3392.288U (V0.4840.4680.4270.382I r=U / r (mA2.422.342.1351.91R=U/I r ( KQ)0.9951.0211.0961.197LUL (

5、V0.5830.8141.5612.017U (V)1.9481.8851.5741.238I l=U / r (mA9.749.4257.876.19Xl=UL / I l (KQ)0.0600.0860.1980.326CUC (V3.0182.9632.6612.257U (V )0.0720.3570.9551.368I c=U / r (mA0.361.7854.7756.84Xc=U/ I c ( KQ)8.3831.6600.5570.3302.用雙蹤示波器觀察rL串聯(lián)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 （KHZ151050n （格）10

6、10510m （格）0.41.30.92.1© （度）14.446.864.875.6rC串聯(lián)頻率F （KHZ151050n （格）10101010m （格）-2.2-1.6-1.1-0.3© （度）-79.2-57.6-39.6-10.8五、實驗注意事項交流毫伏表屬于高阻抗電表，測量前必須先調(diào)零。六、預習思考題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 r除以電流取樣電阻的 阻值r得到通過r的電流I。因為電路是串聯(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

7、聯(lián)和rC串聯(lián)電路阻抗角的頻率特性？答：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與交流電壓一個周期的格子數(shù) n，計算360°乘以它們的比值 m/n即為該頻 率下電路的阻抗角。這是因為電壓與電流在x軸上相差的格子數(shù)比上電壓一個周 期的格子數(shù)就是電壓與電流相位差占整個周期的百分比，再乘以360。即得到阻抗角。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、實驗報告1.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在方格紙上繪制R、L、C三個元件的阻抗頻率特性曲線， 從中可得出什么結論？如圖，其中實線-為R的阻抗頻率特性曲線；虛線-為L的阻抗頻率特性曲 線；點線-為C的阻抗頻率

8、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，驗證了電阻，感抗、容抗與頻率的關 系。2 根據(jù)實驗數(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、歸納出結論。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。這是因為隨著頻率 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 jX L f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