实验十三RLC元件阻抗特性的测定.doc

实验十三 R、L、 C 元件阻抗特性的测定一、实验目的1. 验证电阻、感抗、容抗与频率的关系，测定 R ～ f 、 X L ～ f 及 Xc ～ f 特性曲线2. 加深理解 R、 L 、C 元件端电压与电流间的相位关系二、原理说明1. 在正弦交变信号作用下， 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， X L ～f ， Xc～ f 曲线如图 13-1 所示2. 元件阻抗频率特性的测量电路如图13-2 所示iAi RiLiCRLCu~ fSru r30B图 13-1图 13-2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、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，亦就展现出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1. 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 的阻抗频率特性 Z ～ f ，根据电压、电流的相位差可判断 Z 串 或 Z 并 是 感性还是容性负载。

iu2. 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为纵座标的座标纸上，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 13-3 位差占 m 格，则实际的相位差 φ（阻抗角）为ωtφt占m 格图 13-3T所示从荧光屏上数得占一n个格周期占 n 格，相图 1360 0φ＝ m× （度）n三、实验设备序 名 称 型号与规格 数量 备 注号1低频信号发生器1DG032交流毫伏表0～ 600V1D833双踪示波器1自备4频率计1DG035实验线路元件R=1K Ω，C=1μF L 约 1H1DG096电阻30Ω1DG09四、实验内容1. 测量 R、 L 、 C 元件的阻抗频率特性通过电缆线将低频信号发生器输出的正弦信号接至如图13-2 的电路，作为激励源u ，并用交流毫伏表测量，使激励电压的有效值为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，用交流毫伏表测量Ur ，并计算各频率点时的IR、IL和 IC (即Ur / r ) 以及 R=U/IR、 XL =U/I U 及 X C=U/I C 之值。

注意：在接通C 测试时，信号源的频率应控制在200～ 2500Hz 之间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，按图15-3 记录 n 和 m，算出 φ3. 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 "V/div" 和 "t/div" 的微调旋钮应旋置“校准位置” 六、预习思考题测量 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 三个元件串联的阻抗角频率特性曲线，并总结、归纳出结论3．心得体会及其他。