1、實(shí)驗(yàn)一一 R、L、C元件阻抗特性的測(cè)實(shí)驗(yàn)成員:班級(jí)：整理人員:實(shí)驗(yàn)一 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(guān)系。二、原理說(shuō)明1 .在正弦交變信號(hào)作用下，電阻元件 R兩端電壓與流過(guò)的電流有關(guān)系式在信號(hào)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(hào)源頻率無(wú)關(guān)，其阻抗頻率特性 Rf如圖9-1 o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 叮Xl感抗 XL = 2 fL感抗隨信號(hào)源頻率而變，阻抗頻率特性 X

2、Lf如圖9-1 o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1UcjXc|容抗X廠藥容抗隨信號(hào)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(cè)試電路如圖 9-2所示。途中R、L、C為被測(cè)元件，r為電流取樣電阻。改變信號(hào)源頻率，測(cè)量R L、 C元件兩端電壓Ur、U L、U C，流過(guò)被測(cè)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(hào)的頻率變化而改變同樣可用實(shí) 驗(yàn)方法測(cè)得阻抗角的頻率特性曲線 © f o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 丫人和Y

3、B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 © （阻抗角）為 ：-: = m 36度n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R=1KD，C=0 1 卩 FL=10mH r =200Q1DGJ-05四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 測(cè)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=0 1卩F, r =200Q。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

4、激勵(lì)源u，并用交流毫伏表測(cè)量，使激勵(lì)源電壓有有效值為 U= 3V,并在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中保持不 變。改變信號(hào)源的輸出頻率從200Hz逐漸增至5KHz（用頻率計(jì)測(cè)量），并使開(kāi)關(guān) s分別接通r、l、c三個(gè)元件，用交流毫伏表測(cè)量 ur、ur； Ul、Ur； UC、 U r，并通過(guò)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 (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(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9-2中各元件流過(guò)的電流如何求得？答：通過(guò)測(cè)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(guò)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(guò)各元件的電流。如此便求得了各元件流過(guò)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(guò)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360。即得到阻抗角。在通過(guò)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？如圖，其中實(shí)線-為R的阻抗頻率特性曲線；虛線-為L(zhǎng)的阻抗頻率特性曲 線；點(diǎn)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(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。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 jX L f可得，I與U的相位差會(huì)增加且I滯后于U,阻抗角增大，并無(wú)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