实验六R、L、C元件阻抗特性的测定

1、实验六r、l、c元件阻抗特性的测定实验六r、l、c元件阻抗特性的测定一、实验目的1 验证电阻r、感抗xl、容抗xc与频率的关系，测定rf、xlf及 xcf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 在止弦交变信号作用下，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rf, xlf, xcf曲线如图 所示。其中 xl二 wl=2nfl, xc=1/co c=l/2 n fc。2单一参数r、l、c阻抗频率特性的测量电路如图62所示。图6-1图6-2图中r、l、c为被测元件，r为电流取样电阻。改变信号源频率，测 量r、l、c元件两端电压ur

2、、ul、uc,流过被测元件的电流则可由r两 端电压除以r得到。3元件的阻抗角(即u、i的相位差4)(1) r与r串联时：阻抗角1)为0(2) l 与 r 串联时:阻抗角 4)为 arctgol/r,即 arctg2 口 fl/r(3) c 与 r 串联时,阻抗角“为 arctg(-l/cocr),§p arctg(-l/2 n fcr)可 见在l与r串联或c与r串联时，元件的阻抗角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。图6-3用双踪示波器测量阻抗角的方

3、法如图6-3所示。从示波器上测得一个 周期占n秒，输入输出波形时延占m秒，则实际的相位差"（阻抗角）为 =mx3600/ n。三、实验设备r、l、c元件阻抗特性实验板、交流毫伏表、双踪示波器、函数信号 发生器。四、实验内容1测量r、l、c元件的阻抗频率特性实验电路图如下图所示：（l取为40mh）通过导线将函数信号发生器输出的正弦信号接至上图的电路，作为激 励源ui,并用交流毫伏表测量，使激励电压的冇效值为u = 3v,并在实验 过程中保持不变。使信号源的输出频率从200hz逐渐增至900hz左右，并 用导线将r分别接通r、l、c三个元件，用交流毫伏表分别测量ur、ur； ul、ur；

4、 uc> ur,并通过计算得到各频率点时的r、xl与xc之值，记入表 1中。实验步骤：（1）将函数信号发生器和r、l、c阻抗特性实验板电路屮的激励端 连接。（函数信号发牛器“波形输出”的上面插孔连接“激励ui”的左面插孔，函数信号发生器“波形输出”的下面插孔连接“激励ui”的右面插 孔）（2）打开函数信号发生器电源。调节函数信号发生器，使函数信号 发生器的输出频率为200h乙，功能设置选正弦。然后用数字多用表的交流 20v档位监测函数信号发生器的”波形输出”端电压，（红表笔接“波形输 出”的上面插孔，黑表笔接“波形输出”的下面插孔。调节输出电压为3v（可以调成函数信号发牛器的幅度上限为8

5、.6,下限为0）。（3）用导线将r、l、c阻抗特性实验板电路的r与r连接。（4）用数字多用表的交流20v档位，测得ur, ur,填入表1中。（数 字多用表的红表笔总接r、r的公共端。）（5）逐渐增加函数信号发生器的频率直到900hz,按步骤3测得ur,ur,填入表1中。（6）将r、l、c阻抗特性实验板电路的r改为与l（40mh）连接。将信号源的频率调回200h乙重复步骤（4）、（5）,测得ul、ur值,（数字多用表的红表笔总接r、l的公共端。）填入表1中。（注意:电感元 件值太小实验数据会非常不准确，为此需串联30mh电感（由附近r、l、c 串联谐振电路图中取得30mh电感值），即电感m40m

6、h, r不变，激励端 如何确定？ ul 乂如何测得？）（8）将r、l、c阻抗特性实验板电路的r改为与c连接。重复步骤（7）, 用测得uc、ur值，（数字多用表的红表笔总接r、c的公共端。）填入表1 中。2.用双踪示波器观察rc串联和rl串联电路在不同频率下阻抗角的变化情况，按图6-3 ie录n和m,算出4）,计入表2中。实验步骤：（1）打开示波器电源，待示波器口检稳定后将示波器的一个探头和示 波器的输入通道ch1（x）通过探头连接器连接并固定好，并将探头勾形头、 接地夹子和函数信号发生器的波形输出端连接。（探头勾形头接函数信号 发生器“波形输出”的上面插孔，接地夹子接函数信号发生器“波形输出”

7、 的下面插孔）（2）重新调节函数信号发生器，使函数信号发生器的输出频率为 200hz,功能设置选正弦。输出电压保持3v不变。（3）按一下示波器面板上的auto按钮，示波器会自动设置波形显示 形式使我们能看到最好的波形显示。记下ch1的prd （周期）大小即n值， 填入表2中。旋转ch1按钮的上面的voit/div旋钮和下面的position旋钮可调节波 形的垂直宽度和垂直位置。把波形的垂直宽度和垂直位置调节合适。（4）将另一探头和示波器的输入通道ch2（y）及r、l、c阻抗特性实 验板电路的200 q电阻r两端连接（200q电阻r的左端接探头勾形头，右 端接接地夹子），ch2通道的输出波形即为

8、电流i的波形。（为什么？）并 按一下示波器面板上的ch2按键。屏幕上将出现（ch2通道）电流i的波 形信号。如果波形快速闪动，按一下“sett0 50%”按键或“auto”按键 使波形稳定。（5）旋转ch2按钮的上面的voit/div旋钮和下面的position旋钮可 调节波形的垂直宽度和垂直位置。把波形的垂直宽度和垂直位置调节合适。（6）观察电压u和电流i的波形。按一下示波器控制面板上的run/stop按钮，使波形静止。（7）按一下示波器控制面板上的cursors光标，然后按menu键下 的青色按键选好：光标模式选项选定追踪，光标a选定ch1,光标b选定 ch2选项，通过示波器面板上面点亮指

9、示灯的万能旋钮移动光标a、b到 合适的位置，记录光标水平相对位置测得m值，填入表2中。（光标 a、b的坐标及它们的相对位置在示波器屏幕上显示：a->t：光标a的 水平位置,a->v：光标a的垂直位置,b>t：光标b的水平位置,b->v： 光标b的垂直位置，at：光标a、b的水平间距，av：光标a、b的垂直 间距），即m值，计入表2中。测量完毕后按一下示波器控制面板上的auto 按钮，使波形触发。（8）逐渐增加函数信号发牛器的频率直到900h乙按步骤（3）、（5）、 （6）、（7）测得n、m值，填入表2中。（9）重新调节函数信号发生器，使函数信号发生器的输出频率为 200h乙按一下示波器控制面板上的run/stop按钮，使波形静止。将电路 实验板中的r改为和l （注意l取为40mh）连接，按一下auto按钮，使 波形触发，调整波形高度及位置为合适，重复步骤（6）、（7）、（8）。（周期n值不用 再测。）表1表2 五、实验注意事项1 调节电子仪器各旋钮时，动作不要过快、过猛。实验前，需熟读双 踪示波器的使用说明书。观察双踪时，耍特别注意相应开关、旋钮的操作 与调节。2.信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地），以防外界 干扰而影响测量的