南开大学电路实验七.doc

电路基础实验报告书实验七研究LC元件在直流电路和交流电路中的特性实验姓名学号专业实验台号实验时间闫凯1210408电子信息科学与技术102013-5-31一、实验目的1 研究电感元件和电容元件在直流电路中的特性。2 研究电感元件和电容元件在交流电路中的特性。3 加深理解正弦交流电路中相量和相量图的概念。二、原理1电感元件感抗与角频率（或频率）成正比，随角频率（或频率）的升高而增大。图7-12. 电容元件容抗与角频率（或频率）成反比图7-2相量形式的基尔霍夫定律为 图7-3三、实验仪器和器材1 0240V交、直流可调电流2 交、直流电压/电流表3 电容器4 日光灯镇流器5 60W/220V灯泡6 短接桥7 导线四、实验内容及步骤1 观察电容器在直流电路中的特性按图7-4所示连接电路。将两个60W/220V灯泡串联作为电阻；C=2F/400V；调节调压器，使整流桥直流输出电压U=220V后，断开/闭合开关S，将此直流电压加到灯泡与电容串联的电路上,观察此时灯泡亮度的变化，测量电流和电压。测量结果填入表7-1中。图7-42 观察电容器在交流电路中的特性按图7-5连接电路。将220V交流电压加到电路上，断开/闭合开关S，测量灯泡与电容串联时的电流和电压，观察灯泡的亮度变化，测量此时的电流和电压。测量结果填在表7-1中。图7-5表7-1灯泡亮度电流/mAU1/VU2/V直流220V短接C高亮1872250.11串联C不亮00313交流220V短接C亮1862250.11串联C暗1261051983 观察电感在交、直流电路中的特性将以上图中的电容C换成电感L（本实验用日光灯中的镇流器，实为L与r串联），重复实验内容1和2的步骤。测量结果如表7-2所示。表7-2灯泡亮度电流/mAU1/VU2/V直流220V短接C高亮1872200.20串联C亮17720065交流220V短接C高亮1872200.15串联C亮1551601254 测量RC电路的参数按图7-6连接电路。将图中每组灯泡为两个60W/220V灯泡串联，电容C=2 F/220V，测量电流I、I1、I2及电压U1、U2。测量结果如表7-3所示。图7-6表7-3测量项目U/VU1/VU2/VI/mAI1/mAI2/mA数据220100125140123645 总结LC元件的特性实验步骤1、2、3中观察到的现象及测量的数据解释如下：电容串联在直流电路中可以看作是断路，所以灯泡会不亮，电压几乎全部在U2 上；电容短接时灯泡高亮，电压几乎全在灯泡上；电容串联在交流电路时，由于有阻抗，可以视为电阻，电容上有分压，灯泡相对较暗。电感串联在直流电路中，可以仍然存在一些电阻，所以灯泡为亮，电感短接时，电压全部加载灯泡上，灯泡高亮；电感串联在交流电中时，由于有阻抗，电感上加有一定电压，灯泡表现为亮。LC元件在直流和交流电路中表现出不同特性：电容在直流电路中阻抗为无穷大，所以可以认为是断路，电感在直流电路中阻抗为零，可以认为是短路；电容和电感在交流电路中，由于电容和电感阻抗均介于零和无限大之间，电路为通路。6 验证交流电路中的基尔霍夫定律根据实验步骤4所测数据，画出相量图，将计算值填入表7-4中，验证交流电路中的基尔霍夫定律。图7-7 相量图表7-4I1与I之间的夹角/29根据U1、U2及计算的U*/V242误差U-U*/V20五、思考题1. 表7-1中，输入直流电压为220V，而电容器上的电压却高于220V，为什么？答：这是因为输入的220V交流电经日光灯镇流器的全波整流后，成为波形紧密相连的直流电，该直流电的电流大小和交流电的有效值相同，都是220V。电容器