电路实验5RLC元件阻抗特性测定1..doc

学生实验报告 开课学院及实验室：机械与电气工程学院 2012年11月29日 学院 机械与电气工程学院 年级、专业、班 姓名 学号 实验课程名称 电路基础实验 成绩 实验项目名称 RLC元件阻抗特性测定 指导老师 一、实验目的 1. 验证电阻、感抗、容抗与频率的关系，测定R～f、XL～f及Xc～ f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。 3. 进一步熟练示波器使用方法。 二、实验原理 1. 在正弦交变信号作用下，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R～f，XL～f，Xc～f曲线如图5-1所示。 2. 元件阻抗频率特性的测量电路如图5-2所示。 　　 　　　　 图 5-1 图5-2 　　图中的r是提供测量回路电流用的标准小电阻，由于r的阻值远小于被测元件的阻抗值，因此可以认为AB之间的电压就是被测元件R、L或C 两端的电压，流过被测元件的电流则可由r两端的电压除以r所得。 　　若用双踪示波器同时观察r与被测元件两端的电压， 亦就展现出被测元件两端的电压和流过该元件电流的波形，从而可在荧光屏上测出电压与电流的幅值及它们之间的相位差。 （1）. 将元件R、L、C串联或并联相接， 亦可用同样的方法测得Z串与Z并的阻抗频 率特性Z～f，根据电压、电流的相位差可 判断Z串或Z并是　感性还是容性负载。 （2）. 元件的阻抗角（即相位差φ）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φ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5-3 用双踪示波器测量阻抗角的方法如图5-3所示。采用示波器光标功能分别测出一个周期n，相位差m，则实际的相位差φ（阻抗角）为 φ＝m×（度）。 三、使用仪器、材料 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 0～600V 1 3 双踪示波器 1 自备 4 频率计 1 5 实验线路元件 R=1KΩ，r=51Ω,C=0.47μF, L约10mH 1 DGJ-05 四、实验步骤 1. 测量R、L、C元件的阻抗频率特性 　　通过电缆线将函数信号发生器输出的正弦信号接至如图5-2的电路，作为激励源u，并用交流毫伏表测量，使激励电压的有效值为U＝3V，并保持不变。 使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Ur，并计算各频率点时的IR、IL和IC ( 即Ur / r ) 以及R=UR/IR、XL=UU/IU及XC=UC/IC之值。将数据记录在表1中。 注意：在接通C测试时，信号源的频率应控制在200～2500Hz之间。 2. 用双踪示波器观察rL串联电路、rC串联电路在不同频率下阻抗角的变化情况，按图5-3记录n和m，算出φ。将数据记录在表2中。 五、实验过程原始记录（数据、图表、计算等） 表1 频率 f(HZ) 200 500 1000 1500 2000 3000 4000 R UR(V) 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 2.46 Ur(V) 0.49 0.49 0.49 0.49 0.49 0.49 0.49 IR=Ur/r(mA) 2.48 2.48 2.48 2.48 2.48 2.48 2.48 R=UR/IR(K?) 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 L UL(V) 0.59 0.67 0.89 1.13 1.37 1.75 2.26 Ur(V) 1.97 1.96 1.91 1.85 1.77 1.62 1.31 IL=Ur/r(mA) 9.85 9.80 9.55 9.25 8.85 8.10 6.55 XL=UL/IL(K?) 0.06 0.07 0.09 0.12 0.15 0.21 0.34 C UC(V) 3.06 3.05 3.01 2.96 2.90 2.74 2.35 Ur(V) 0.00 0.20 0.40 0.60 0.78 1.09 1.56 IC=Ur/r(mA) 0.41 1.02 2.00 2.98 3.88 5.43 7.80 X