电路基础实验实验十一_R、L、C元件阻抗特性的测定

1、实验十一实验十一 R R、L L、C C 元件阻抗特性的元件阻抗特性的 测定测定 实验成员：实验成员： 班级：班级： 整理人员：整理人员： 实验十一实验十一 R、L、C 元件阻抗特性的测定元件阻抗特性的测定 一、实验目的一、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。 二、原理说明二、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 U IR 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

2、。 如果不计线圈本身的电阻，又在低频时略去电容的影响，可将电感元 RL 件视为电感，有关系式 感抗 I jX U L L fL XL 2 感抗随信号源频率而变，阻抗频率特性f 如图 9-1。 XL 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 容抗 I jX U C C fC XC 2 1 容抗随信号源频率而变，阻抗频率特性f 如图 9-1. XC xL R xC f 0 Z 图 9-1 iA L CRu f iRiL iC S r 30ur r B 图9-2 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

3、变信号源频率，测量 R、L、C 元件两端电压、，流过被测元件的电流则可由 r 两端电 URULUC 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。 将欲测量相位差的两个信号分别接到双踪示波器和两个输入端。调 YAYB 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 度 n 360 m T 占m格 占n格 t t 图9-3 u i 三、实验设备三、实验设备

4、序号名 称型号与规格数 量备 注 1 函数信号发生器 1 2交流毫伏表1 3双踪示波器1 4实验电路元件 R=1K，C=0.1F L=10mH，r =200 1 DGJ-05 四、实验内容四、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

5、三个元件，用交流毫伏表测量、 UR ；、；、，并通过计算得到各频率点时的 R、XL与 Xc 之 UrULUrUCUr 值，记入表中。 频率 F（KHz）200100030005000 UR（V）2.4082.392.3392.288 Ur（V）0.4840.4680.4270.382 IR=Ur / r（mA）2.422.342.1351.91R R=UR / IR（K）0.9951.0211.0961.197 UL（V）0.5830.8141.5612.017 Ur（V） ）1.9481.8851.5741.238 IL=Ur / r（mA）9.749.4257.876.19 L XL=UL

6、 / IL（K）0.0600.0860.1980.326 UC（V）3.0182.9632.6612.257 Ur（V） ）0.0720.3570.9551.368 IC=Ur / r（mA）0.361.7854.7756.84 C XC=UC/ IC（K）8.3831.6600.5570.330 2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 串联 频率 F（KHz）151050 n（格）1010510 m（格）0.41.30.92.1 （度）14.446.864.875.6 rC 串联 频率 F（KHz）151050 n（格）1010

7、1010 m（格）-2.2-1.6-1.1-0.3 （度）-79.2-57.6-39.6-10.8 5、实验注意事项实验注意事项 交流毫伏表属于高阻抗电表，测量前必须先调零。 6、预习思考题预习思考题 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，用除以电流取样电阻的 UrUr 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

8、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-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

9、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，由可得 L 元fL XL 2 件的感抗增加，因而分在 L 元件上的电压更多，故由可得，I 与 I jX U L L 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