电路基础实验实验十一RLC元件阻抗特性的测定

1、实验十一 R 、 L、C元件阻抗特性的测实验成员：班级：整理人员：实验十一 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 Rf， XLf 与 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。、原理说明1 在正弦交变信号作用下，电阻元件 R 两端电压与流过的电流有关系式 在信号源频率 f 较低情况下， 略去附加电感及分布电容的影响， 电阻元件的 阻值信号源频率无关，其阻抗频率特性 Rf 如图 9-1 。如果不计线圈本身的电阻 RL ，又在低频时略去电容的影响，可将电感元件 视为电感，有关系式?UL jXLI感抗 XL 2 fL感

2、抗随信号源频率而变，阻抗频率特性 XLf 如图 9-1。 在低频时略去附加电感的影响，将电容元件视为纯电容，有关系式U CjX C I容抗XC12 fC容抗随信号源频率而变，阻抗频率特性 XCf如图 9-1.2 单一参数 R、L、C 阻抗频率特性的测试电路如图 9-2 所示。 途中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 U R、UL、U C ，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（即相位差）随输入信号的频率变化而改变同样可用实 验方法测得阻抗角的频率特性曲线 f 。用双踪示波器测量阻抗角（相位差）的方法。将欲测

3、量相位差的两个信号分别接到双踪示波器 YA 和YB 两个输入端。调 节示波器有关旋钮，使示波器屏幕上出现两条大小适中、稳定的波形，如图 9-3 所示，荧光屏上数的水平方向一个周期占 n 格，相位差占 m格，则实际的相位差 （阻抗角）为 m 360 度n三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1函数信号发生器12交流毫伏表13双踪示波器14实验电路元件R=1K， C=0. 1FL=10mH， r =2001DGJ-05四、实验内容1测量 R、L、C 元件的阻抗频率特性。实验线路如图 9-2 所示，取 R=1K，L=10mH，C=0.1F，r =200。通过 电缆线将函数信号发生器输出的正弦信号接至

4、电路输入端，作为激励源u，并用交流毫伏表测量，使激励源电压有有效值为 U3V，并在整个试验过程中保持不 变。改变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 U R、Ur；U L、Ur；UC、 U r ，并通过计算得到各频率点时的 R、XL与 Xc之值，记入表中。频率 F（ KHz）200100030005000RUR（V）2.4082.392.3392.288Ur（V）0.4840.4680.4270.382I R=Ur / r （ mA）2.422.342.1351.91R=UR / I R（K）0.9951.

5、0211.0961.197LUL（V）0.5830.8141.5612.017Ur（V）1.9481.8851.5741.238I L=Ur / r （ mA）9.749.4257.876.19XL=UL / I L（K）0.0600.0860.1980.326CUC（V）3.0182.9632.6612.257Ur（V）0.0720.3570.9551.368I C=Ur / r （ mA）0.361.7854.7756.84XC=UC/ I C（ K）8.3831.6600.5570.3302用双踪示波器观察 rL 串联和 rC 串联电路在不同频率下各元件阻抗角的变化 情况，并作记录。rL

6、 串联频率 F（KHz）151050n（格）1010510m（格）0.41.30.92.1（度）14.446.864.875.6rC 串联频率 F（KHz）151050n（格）10101010m（格）-2.2-1.6-1.1-0.3（度）-79.2-57.6-39.6-10.8五、实验注意事项交流毫伏表属于高阻抗电表，测量前必须先调零。六、预习思考题1图 9-2 中各元件流过的电流如何求得？答：通过测量电流取样电阻 r 两端的电压 Ur，用Ur 除以电流取样电阻的 阻值 r 得到通过 r 的电流 I 。因为电路是串联电路，电流处处相等，所以 I 即为 通过各元件的电流。如此便求得了各元件流过的

7、电流。2怎样用双踪示波器观察 rL 串联和 rC 串联电路阻抗角的频率特性？ 答：通过观察并记录交流电压与交流电流在示波器荧光屏 x 轴上相差的格子 数 m 与交流电压一个周期的格子数 n，计算 360°乘以它们的比值 m/n 即为该频 率下电路的阻抗角。 这是因为电压与电流在 x 轴上相差的格子数比上电压一个周 期的格子数就是电压与电流相位差占整个周期的百分比， 再乘以 360°即得到阻 抗角。在通过比较不同频率下阻抗角的大小即可观察到阻抗角的频率特性。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？如图，其中实线

8、-为R的阻抗频率特性曲线；虚线 - 为L的阻抗频率特性曲 线；点线 - ·为 C的阻抗频率特性曲线。由图可得，在一定范围内， C元件的容抗随着频率的增加急剧下降，下降速 度逐渐减缓，最后趋于平缓； R元件的阻值基本不随频率的增加而变化； L 元件 的感抗随着频率的增加逐渐增加， 增加的速度基本维持不变。 三者的阻抗频率特 性曲线基本符合图 9-1 的阻抗频率特性图， 验证了电阻， 感抗、容抗与频率的关 系。2根据实验数据，在方格纸上绘制 rL 串联、 rC 串联电路的阻抗角频率特 性曲线，并总结、归纳出结论。由图可得，从 rL 串联电路的阻抗角频率特性曲线中可以得到随着频率 的增加阻抗角逐渐增加。这是因为随着频率 f 的增加，由 X L 2 fL 可得 L 元件 ?的感抗增加，因而分在 L元件上的电压更多，故由 UL jX I 可得，I 与 U的相位差会增加且 I 滞后于 U，阻抗角增大，并无限靠近 90°。反之，从 rC 串联电路的阻抗角频率特性曲线中可以得到随着频率的减小阻抗角从