实验四正弦交流电路分析

1、实验四正弦交流电路分析一、实验目的1. 测定RLC串联交流电路各元件的参数。2. 观察RLC串联交流电路中电压与电流的波形及相位关系，并测定相位差。3. 加强正弦交流电路中电压、电流相量的概念。二、实验原理正弦交流可用三角函数表示，即由最大值或，频率（或角频率 3=2 n）和初相这三要素来决定。在正弦稳态电路的分析中， 由于电路中各处电压、电流都是同频率的交流电， 所以电流、电压可用相量表示。在频率较低的情况下，电阻元件通常略去其电感及分布电容 而看成是纯电阻。此时其端电压与电流可用复数欧姆定律来描述：式中R为线性电阻元件，U与I之间无相角差。因为略去附加电感和分布电容，所以电阻元件的阻值与频

2、率无关。电容元件在低频也可略去其附加电感及电容极板间介质的功率损耗，因而可认为只具有电容Co在正弦电压作用下流过电容的电流之间也可用复数欧姆定律来表示：式中 是电容的容抗，物理意义和电阻的阻值相同，其值为一。所以有 （ ）即电压滞后电流90。电感元件因其由导线绕成， 导线有电阻，在低频时如略去其分布电容则它仅由电阻和电 感组成，在电路分析中，经常会忽略电阻值， 作为纯电感来分析。 在正弦电压作用下流过电感的电流之间也可用复数欧姆定律来表示：式中是电感的感抗，物理意义和电阻、容抗相同，其值为。所以有（ ）即电压超前电流90oRLC串联电路中，各元件的电流相同，电源电压和各元件电压之间的关系是：三

3、、实验内容1. 测试电阻、电感和电容元件在正弦交流电路中的伏安特性信号源要求选用正弦交流电压源，工频电压，幅值为120V。（1）电阻元件的伏安特性测试。电路连接如图2.27，其中交流电压源的添加，可以单击工具栏的信号源，选择SIGNAL_VOLTAGE_SOUR系EU中的AC_VOLTAGE放置在工作区后， 双击图标即可在快捷菜单的参数栏修改交流电压源的参数。图2.28选取交流电压源图2.29修改电压源参数由于示波器只能观察电压，所以电路中串联一个1mQ的电阻，电阻上的电压波形也就，则是电流波形。点击仿真按钮后，双击示波器，用时间轴找到电压和电流峰值的时间差两者的相位差-，T为正弦交流电的周期

4、。观察电阻R1的电压和电流，填写表2-4-1。表 2-4-1电阻元件理论值测量值相位差电压电流(2)电感元件的伏安特性测试。将2.27图中的R1电阻元件替换成电感， 就是电感元件伏安特性测量电路。具体替换的方法是双击电阻元件，点击菜单左下角的“替换”按钮，就可以选择替换后的元件了。添加 电感后，将参数L设置为318mH重复(1)中的步骤，利用示波器测量电感的电压和电流， 要求保留截图，填写表 2-4-2。表 2-4-2电感元件理论值测量值相位差电压电流(3 )电容电路将2.27图中的R1电阻元件替换成电容， 就是电容元件伏安特性测量电路。电容参数值C设置为31.8卩F。重复(1)中的步骤，利用

5、示波器测量电容的电压和电流，要求保留截图， 填写表2-4-3。图2.31电容元件伏安特性测量电路表 2-4-3电容元件理论值测量值相位差电压电流2.RLC串联电路分析。连接一个RLC串联电路如图2.32，其中电阻阻值为 60 Q,电容的容抗为，电感的感抗为。利用虚拟仪器工具栏中的万用表测量各元件的电压，要求保留截图，并填写下表。+F I -I I F XMM1 .XM12Rq 1 r r I i e Ia r v |B- r vAAA_*：60Q： ：.,：e i- 4 fXMM3-A 0I4l图2.32 RLC串联电路分析表 2-4-4RLC串联电路计算值测量值误差总四、思考题1. 电阻、电感和电容元件的电压和电流的相位关系如何？从示波器如何判断？2. RLC串联电路的总电压的有效