电路分析实验箱--R.L.C元件在正弦电路中的特性实
一、实验目的
1、验证电阻、感抗、容抗与频率的关系，测定R～f，XL～f与Xc～f特性曲线。
2、加深理解R、L、C元件电压与电流间的相位关系。
二、实验原理
1、在正弦交流信号作用下，R、L、C电路元件在电路中的抗流作用与信号的频率有关，它们的阻抗频率特性R～f，XL～f与Xc～f曲线如图10-1所示。
2、元件阻抗频率特性的测量电路如图10-2所示。
图 10-1 图10-2
图中的r是提供测量回路电流用的标准小电阻，由于r的阻值远小于被测元件的阻抗值，因此可以认为AB之间的电压就是被测元件R或L或C两端的电压，流过被测元件的电流则可由r两端的电压除以r所得。
若用双踪示波器同时观察r与被测元件两端的电压，亦就展现也被测元件两端的电压和流过该元件电流的波形，从而可在荧光屏上测出电压与电流的幅值及它们之间的相位差。
3、将元件R、L、C串联或并联相接，亦可用同样的方法测得Z串与Z并时的阻抗频率特性Z～f，根据电压、电流的相位差可判断Z串与Z并是感性还是容性负载。
4、元件的阻抗角（即相位差Φ）随输入信号的频率变化而改变，将各个不同频率下的相位差画在以频率f为横坐标，阻抗角Φ为纵坐标的座标纸上，并用光滑的曲线连接这些点，即得到阻抗角的频率特性曲线。
用双踪示波器测量阻抗角的方法如图11-3所示。
图10-3
荧光屏上数得一个周期占n格，相位差占m格，则实际的相位差Φ(阻抗角)为
三、实验设备
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序号 |
名 称 |
型号与规格 |
数量 |
备注 |
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1 |
低频信号发生器 |
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1 |
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2 |
交流毫伏表 |
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1 |
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3 |
双踪示波器 |
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1 |
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4 |
实验线路元件 |
R=1KΩ C=0.01UF L约1H，r=30Ω |
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5 |
频率计 |
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1 |
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四、实验内容
1、测量R、L、C元件的阻抗频率特性
通过电缆将低频信号发生器输出的正弦信号接至如图10-2的电路，作为激励源U，并用交流毫伏表测量，使激励电压有效值为U=3V，并保持不变。
使信号源的输出频率从200HZ逐渐增至5KHZ（用频率计测量），并使开关S分别接通R、L、C三个元件，有交流毫伏表测量Ur，并通过计算得到各频率点时的R、XL与XC之值，记入表中。
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频率f(KHz) |
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R |
Ur(mv) |
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IR=Ur/r(mA) |
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R=U/IR(KΩ) |
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L |
Ur(mv) |
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IL=Ur/r(mA) |
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XL=U/IL(KΩ) |
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C |
Ur(mv) |
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IC=Ur/r(mA) |
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XC=U/IC(KΩ) |
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2、用双踪示波器观察在不同频率下各元件阻抗角的变化情况，并记录。
3、测量R、L、C元件串联的阻抗角频率特性。
五、实验注意事项
1、交流毫伏表属于高阻抗电表，测量前必须先调零。
2、测Φ时，示波器的“t/div”和“v/div”的微调旋钮应旋至“标准”位置。
六、预习思考题
1、测量R、L、C各个元件的阻抗角时，为什么要与它们串联一个小电阻？可否用一个小电感或大电容代替？为什么？
七、实验报告
1、根据实验数据，在方格纸上绘制R、L、C三个元件的阻抗频率特性曲线，从中可得出什么结论？
2、根据实验数据，在方格纸上绘制R、L、C三个元件的阻抗角频率特性曲线，并总结、归纳结论。
