RLC元件阻抗特性的测定ppt课件.ppt

1 R L C元件阻抗特性的测定 2 实验目的实验原理实验任务任务分析实验方案设计实验操作实验报告 3 1 验证感抗 容抗与频率的关系 测定XL 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 实验目的 4 实验原理 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 XL f Xc f曲线如图1所示 图1 5 正弦交流电路中R L C元件的电压与电流关系 6 阻抗频率特性测量原理说明 要测定阻抗频率特性曲线 需测出被测元件的电压与电流 而在实验中 由于实验仪器的频率测量范围所限 往往通过测量电阻电压计算电路电流 7 实验电路 元件阻抗频率特性的测量电路如图2所示 图2 8 实验操作原理 图中的r是提供测量回路电流用的标准小电阻 当满足r的阻值远小于被测元件的阻抗值时 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 而流过被测元件的电流则可由r两端的电压除以r所得 由于输入 输出的信号是正弦交流 所以其电压的测量可以用毫伏表或示波器测定测量时应注意保持AB两端电压不变 以消除信号发生器输出内阻的影响 9 若不满足r的阻值远小于被测元件的阻抗值时 需分别测量r与被测元件两端的电压 实验应如何进行 对于未知的阻抗元件 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 10 由于电路中存在电阻 且L C的阻抗大小随频率的变化而变化 不同频率的作用在电路中会产生不同的阻抗角 在满足被测阻抗远大于电路中的电阻时 可近似看成被测元件的阻抗角 元件的阻抗角 即电压与电流的相位差 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 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 阻抗角的频率特性曲线的测量 11 用双踪示波器测量阻抗角的方法如下图所示 从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 阻抗角 为 m 度 阻抗角用双踪示波器测量 12 实验设备 函数信号发生器交流毫伏表双踪示波器 13 测量L C元件的阻抗频率特性 实验内容 1 通过电缆线将函数信号发生器输出的正弦信号接至如图的电路 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 1V 并保持不变 14 使信号源的输出频率从200Hz逐渐增至5KHz 并使开关S分别接通L C两个元件 用交流毫伏表测量Ur 并计算各频率点时的IL和IC 即Ur r 以及XL UL IL及XC UC IC之值 15 阻抗频率特性实验方法 方法1 通过测量正弦波电压有效值来完成 CH1 CH2 示波器测量法 17 方法2 通过测量正弦波峰 峰电压来完成 18 方法3 利用李沙育图形来测量 按下 X Y 19 交流毫伏表属于高阻抗电表 测量前必须先调零测峰峰值或 时 示波器的 V div 或 t div 的微调旋钮应旋置 校准位置 示波器电缆线的接地线要接在一起 操作注意事项 20 测量L C元件串联的阻抗角频率特性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 实验内容 2 21 CH1 CH2 示波器测量法 相频特性测试的实验方法 22 23 24 1 用双踪示波法测量相位将欲测量的两个信号A和B分别接到示波器的两个输入通道 利用荧光屏上的坐标测出信号的一个周期在水平方向上所占的长度 再测量两波形上对应点之间的水平距离x 则两信号的相位差为 25 用这种方法测相位差时应该注意 只能用其中一个波形去触发另一路信号 26 2 测量相位差把比较相位差的两个频率 同幅度的正弦信号分别送入示波器的Y通道和X通道 使示波器工作在X Y方式 这时示波器的屏幕上会显示出椭圆波形 由椭圆上的坐标可求得两信号的相位差为 27 2 测量相位差 28 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 思考题 29 实验报告要求 实验任务任务分析及实验原理实验电路及方案设计