电路与电子学基础交流电路的性质实验报告

1、电路与电子学基础实验报告实验名称 交流电路的性质 班 级 学 号 姓 名 实验3交流电路的性质实验3.1 串联交流电路的阻抗一、实验目的1.测量串联RL电路的阻抗和交流电压与电流之间的相位，并比较测量值与计算值。2.测量串联RC电路的阻抗和交流电压与电流之间的相位，并比较测量值与计算值。3.测量串联RLC电路的阻抗和交流电压与电流之间的相位，并比较测量值与计算值。二、实验器材双踪示波器 1台信号发生器 1台交流电流表 1个交流电压表 1个0.1F电容 1个100mH电感 1个1K电阻 1个三、实验准备两个同频率周期函数(例如正弦函数)之间的相位差，可通过测量两个曲线图之间及曲线一个周期T的波形

2、之间的时间差t来确定。因为时间t与周期T之比等于相位差(单位：度)与一周相位角的度数（360）之比/360=t/T所以，相位差可用下式计算=t(360)/T在图3-1，图3-2和图3-3中交流电路的阻抗Z满足欧姆定律，所以用阻抗两端的交流电压有效值VZ除以交流电流有效值IZ可算出阻抗(单位：)在图3-1中RL串联电路的阻抗Z为电阻R和感抗XL的向量和。因此阻抗的大小为阻抗两端的电压VZ与电流IZ之间的相位差可由下式求出图3-1 RL串联电路的阻抗在图3-2中RC串联电路的阻抗Z为电阻R和容抗Xc的向量和，所以阻抗的大小为阻抗两段的电压Vz和电流Iz之间的相位差为当电压落后于电流时，相位差为负。

3、图3-2 RC串联电路的阻抗在图3-3中RLC串联电路的阻抗Z为电阻 R和电感与电容的总电抗X之向量和，总电抗X 等于感抗XL与容抗Xc的向量和。因此感抗与容抗之间有180的相位差，所以总电抗X为这样，RLC串联电路的阻抗大小可用下式求出阻抗两端的电压Vz与电流Iz之间的相位差为图3-3 RLC串联电路的阻抗感抗XL和容抗Xc是正弦交流电频率的函数。在RLC串联交流电路中，只有一个信号频率可以使得XL与Xc相等。在这个频率上，总电抗为零(X=XL-Xc=0)，电路阻抗为电阻性，而且达到最小值。四、实验步骤1.在电子平台上建立如图3-1所示的实验电路，一起按图设置。单击仿真电源开关，激活电路进行

4、动态分析。因为1K电阻两端的电于与电力六成正比，在示波器的纵轴上1V相当于1mA，所以屏幕上红色曲线图代表RL电路阻抗两端的电压Vz，蓝色曲线图代表电流Iz。在下面的V,I-T坐标上作出电压Vz和电流Iz岁时间T变化的曲线图，记录交流电压表和电流表上交流电压有效值Vz和电流有效值Iz的读书。读数为：电压有效值Vz=7.071V电流有效值Iz=4.372mA2.根据步骤1中的曲线图，计算电压与电流之间的相位差。t=|t1-t2|=70.3125s T=500s 电压与电流之间的相位差=360*70.3125/500=50.625 度3.用交流电压有效值Vz和电流有效值Iz计算RL电路的阻抗大小。

5、Vz=U。1Iz=I。2Rl=Vz/Iz=U。/I。1-2=1617.3350.625 4.用电感值L和正弦频率f计算电感的阻抗XL。阻抗XL: XL=L=L2f=100*10-3*2*3.14*2000=1256.6375.用电阻值R和电感L的感抗XL计算RL电路阻抗Z的大小。阻抗的大小为:=(10002+4002)=1605.960866.根据算得的感抗值XL和电阻值R，计算电流与电压之间的相位差。Cos=R/Z=1000/1605.96086=0.62268Arccos0.62268 =51.48 7.在电子工作平台上建立如图3-2所示的实验电路，仪器按图设置。单击仿真电源开关，激活电路

6、进行动态分析。因为1K电阻两端的电压和电流成正比(在示波器的纵轴上1V相当于1mA)，因此屏幕上红色曲线图代表RC电路阻抗两端的电压Vz，蓝色曲线代表电流Iz，在上面的V,I-T坐标上作出电压Vz和电流Iz随时间T变化的曲线图。记录交流电压表和电流表上的电压有效值Vz和电流有效值Iz的读数。读数为：电压有效值Vz=7.072V电流有效值Iz=5.567mA8.根据步骤7中的曲线图，计算电压与电流之间的相位差。t=|t1-t2|=54.6875s T=500s 电压与电流之间的相位差=-360*54.6875/500=-39.375 度9.用交流电压有效值Vz和电流有效值Iz就算RC电路阻抗Z的

7、大小。Vz=U。1Iz=I。2Rl=Vz/Iz=U。/I。1-2= 1270.343-39.375 10.用电容C和正弦频率f计算电容器的容抗Xc。Xc=(C)-1=(C2f)-1=(100*10-9*2*3.14*2000)-1=795.11.用电阻值R和电容C的容抗Xc计算RC电路阻抗Z的大小。阻抗的大小为:=(10002+795.77472)=1277.989512.根据算得的容抗Xc和电阻值R,计算电流与电压正弦函数之间的相位差。Cos=R/Z=1000/1277.9895=0.Arccos0. =-= 38.511=-38.511实验3.2 串联谐振一、实验目的1.测定串连谐振电路的

8、谐振频率，并比较测量值与计算值。2.测定串连谐振电路的带宽，并比较测量值与计算值。3.测定串连谐振电路的品质因素。4.测定串联谐振电路的谐振阻抗。5.测定串联谐振电路谐振时电压与电流之间的相位关系。6.研究电路电阻变化时对串连谐振电路的谐振频率和带宽的影响。二、实验器材信号发生器 1台双踪示波器 1台100mH 电感 1个0.25F 电容 1个1k 电阻 1个三、实验准备在图3-4，图3-5所示的电路中，信号频率为串连谐振电路的谐振频率时感抗XL等于容抗Xc，因为感抗与容抗有180的相位差，所以谐振频率上总电抗为零，这时总阻抗最小，并且等于电路电阻R。在谐振频率上电路电流I最大，因此XLXC由

9、此可求得谐振频率 在图3-4和图3-5所示的电路中，串连谐振电路的带宽BW可从频率特性曲线图通过测量低端频率和高端频率来确定，在这两点上电流I下降为峰值的0.707倍(-3dB)。因此，带宽为带宽也可由电路元件值来计算品质因数Q可反应谐振电路的带宽与谐振频率之间的关系。品质因数越高，则带宽越窄。品质因数可用下式计算图3-4 串连谐振在谐振频率上，因为阻抗与容抗相等，总电抗为零，总阻抗为纯电阻性，所以谐振时电路的电压与电流同相。做这个实验要使用波特图仪，可参考电子工作平台的仪器菜单。图3-5 串联谐振的频率特性曲线四、试验步骤1.在电子工作平台上建立如图3-4所示的实验电路。单击仿真开关进行动态

10、分析。在表3-6中记录相应频率的节点电压Va和Vb。表 3-6F/HzVa/VVb/VI/mAZ/k100300700100030004000100002.按表3-6改变信号发生器的频率，运行动态分析，记录每种频率的峰值电压Va和Vb，必要时可调整示波器。3.根据表3-6中的每个Vb值及图3-4所示电路中的R值，计算每种频率的电流I，并将结果记录到表中。4.画出电流I随频率变化的曲线图，频率用对数刻度。246810I/mA,Z/kF/Hz1002005001k2k5k10k5.根据步骤4的曲线图，测定串联谐振电路的谐振频率。6.根据图3-4中的元件值，测定串联谐振电路的谐振频率。7.根据步骤4

11、的曲线图，测定串联谐振电路的带宽BW。8.根据图3-4中的元件值，计算串联谐振电路的带宽BW。9.根据步骤7中测量的带宽BW和步骤5中测量的谐振频率，计算这个串联谐振电路的品质因数Q。10.根据表36中的Va 值和I值，计算每种频率对应的串联谐振电路阻抗Z，将结果记录到表中。11.作出串联电路阻抗Z随频率f变化的曲线图，频率用对数刻度。12.根据图3-4中的电路元件值，计算串联谐振电路的谐振阻抗。13.将信号发生器的频率调整为谐振频率,记录电压与电流之间的相位差，必要时可以调整示波器的有关参数。14.在电子工作平台上建立如图3-5所示的实验电路。单击仿真开关进行动态分析。波特图仪将图示串联谐振电路的电流I与频率f之间的函数关系。在纵轴上每个刻度代10mA从曲线图测量并记录谐振频率和带宽。谐振频率 f0=1kHz带宽 BW=2-0.5179 kHz=1.4821 kHz15.将电阻改为100，重复步骤14，必要时可改变波特图仪的位置。谐振频率 f0=1kHz带宽 BW=1.096-0.923 kHz=0.173 kHz五、思考与分析1.步骤6中谐振频率的