实验3指导书交流参数的测定

1、实验3交流参数的测定预习内容阅读课本中正弦稳态电路的分析章节，预习实验的内容，手写预习报告。一、实验目的1. 研究电阻、感抗、容抗与频率的关系，测定其随频率变化的特性曲线。2. 掌握交流数字仪表（电压表、电流表、功率表）和交流白耦调压器的使用方法。3. 掌握使用交流电压表、电流表、功率表（即三表法）测量交流电路中的阻抗及元件参数的方法。实验原理1 .单个元件阻抗与频率的关系对于电阻元件，根据=/?zo，其中H = R,电阻与频率无关; 人/p对于电感元件，根据=其小生=Xl=2劝L,感抗XL与频率成正比；【L对于电容元件，根据生=-jXc，其中A = xc=容抗Xc与频率成反比1 c2/ifC

2、Q X1f-J-S测量元件阻抗频率特性的电路如图 3-1所示，图 中 的厂是捉供测量回路电流用的标准电阻，流过被测 元件 的电流（/R、/l>/C）则可由厂两端的电压S除以厂阻值 所得，又根据上述三个公式，用被测元件的 电流除对应 的元件电压，便可得到/?、XL和氏的数值。图3? 1阻抗频率特性测圧电路2. 交流电路的参数测量方法。正弦交流电路中各个元件的参数值，可以用交流电压表、交流电流表及功率表，分别测量出元件两端的电压S流过该元件的电路/和英所消耗的功率P,然后通过计算得到元件 的各参数 值，这种方法称为三表法，是川來测量 50Hz交流电路参数的基本方法。计算的基 木公式为：电阻元

3、件的电孔7 土或ij电感兀件的感抗：乂严土,电感L = a电谷兀件旳谷抗：乂汀十电AC = 27A串联电路复阻抗的模|z阻抗角（p = arctg其中，等效电阻R = X 等效电抗X =z|2_/?2在甩C串联电路屮，各元件电压之间存在相位差，电源电压应等于各元件电压的向彊和，而不能用它们的有效值直接相加。电路功率用功率表测屋，功率表（又称为瓦特表）是一种电动式仪表，其中电流线圈为负载串联（具冇两个电流线圈，町串联或并联，以得到两个电流量程），而电压线圈与负载并联，电流线圈和电压线圈的同名端（标有*号）必须连接在一起，如图3-2所示。本实验 使用数 字式功率表，连接方法与电动式功率表相同，电压

4、、电流量程分别选择450V和3A。 3A 450V?-1+ LJU图3-2功率表连接电路三、实验设备1. 交流电压、电流、功率、功率因数表；2. H耦变压器；3. 信号源；4. NEEL-II型电工电子实验装置。四、实验内容1 .测:fiR、L、C元件的阻抗频率特性实验电路如图3? 1所示，图中：r=100Q, R、厶、C选择NEEL 007中的元件。选择 信 号源正弦波输出作为输入电压“，调节信号源输出电压幅值，并用交流毫伏表测量，使输入电压u的有效值U=2V,并保持不变。用导线分别接通乩L、C三个元件，调节信号源的输出频率，从1kHz逐渐增至20kHz（用频率计测量），用交流毫伏表分别测屋

5、"R、U.、&和S,将实验数据记入表3? 1中 并通过计算得到各频率点的 R、屁和Xc。表3? 1 R、L、C元件的阻抗频率特性实验数据频率/ (kHz)125101520R(kQ)S(V) R（ V）/R(mA)=L/r/rR=UJIRXL(kQ)Ur(V)S（ v）/L(mA)=i/r/rX=U 訂 h.Xc(kQ)S(V)Uc (y)/c(mA)i/r/rXc=U/lc2.测最交流电路的参数实验电路如图3? 3所示，功率表的连接方法见图3? 2,交流电源经自耦调压器调压后向 负载Z供电。（1）测量电阻的阻值图3? 3电路屮的Z为电阻，用tl耦调压器调压，使U为220V

6、（用电压表测量），测量 电流和功率，记入自拟的数据表格中。将电压U调至110V,重复上述实验。（2）测量电容的容抗将图3? 3电路中的Z换成电容（改接电路时必须先断开交流电源），将电压/调至220V, 测量电压、电流和功率，记入口拟的数据表格中。将电压"调至110V,重复上述实验。（3）测量电感的感抗将图3? 3电路屮的Z换成电感（改接电路时必须先断开交流电源），将电压U分别调至180V和90V,测量电压、电流和功率，记入自拟的数据表格中。（4）测量未知器件的参数（选作）将图3-3电路屮的Z换成NEEL-007中的黑子（改接电路时必须先断开交流电源），将电压“分别调至140V和90V

7、,测量电压、电流和功率，记入白拟的数据表格屮。五、实验注意事项1. 通常功率表不单独使用，要同时有电压表和电流表监测，使电压表和电流表的读数不超过功率表的电压和电流量程；2. 注意功率表的正确接线，上电前必须经指导教师检查；3. 自耦调压器在接通电源前，应将其旋柄置于零位上，调节时使具输出电压从零开始 逐渐 升高。每次改接实验负载或实验完毕，都必须先将其旋柄慢慢调回零位， 再断开电源。必须严格 遵守这一安全操作规程。4. 交流毫伏表属于高阻抗电表，测量前必须先调零。六、实验报告1. 根据表3? 1实验数据，在方格纸上绘制 R、XL、Xc与频率关系的特性曲线，并分析 它们和频率的关系。2. 根据表3? 1实验数据，定性画出R、L、C串联电路的阻抗与频