RLC电路的测量与分析.pdf

RLC电路的测量与分析 2011 中法班 柯瀚2011301020172 孙家威2011301020173 林曲扬2011301020174 【实验目的】  1.测量并具体地理解电阻器R、电感器L、电容器C及其组合的相位差 ψ和阻抗Z值。  2.验证余弦交流电路中“总电压有效值（合矢量）等于各分电压有效 值（分矢量）之和”。  3.学会用电压表、电流表、瓦特计测电感器的L、r 和电容器的C、r 。 L C  4.实验确定总电路的电功率P 与各部分电路的分功率P 间的关系。 s i 【仪器用具】 调压变压器、 交流伏特计、 交流电流计、白炽灯泡、功率计、 电感器、 电容器、闸刀开关 【实验原理】 用图3-5-1所示的测量电路，直接测量此串联电路中的电 阻R、电感L、电容C、三者串联四种情况下的电压U、电流 I、平均功率P，然后运用这些测得的值算出各个间接测量 量。 1.计算测得的阻抗之模幅角 （1）阻抗模的计算 根据交流电欧姆定律，可得 阻抗的复数式： 阻抗模为： 对于被测的三个单独元件， 其具体式分别为 （2）阻抗幅角计算 若某一元件上的电压为U，通 过该元件的电流为I，则元 件消耗的功率（平均功率） P为： ψ称为该元件阻抗的幅角（直流电 由上式得： ψ=0），也称为该元件电压与电流 的相位差 对被测的三个元件，有： 我们知道，对于理想的单纯R、L、C元件，其ψ分别为 0，π/2、- π/2。 然而，由于实际的电感器、电容器不可能是真正单纯的L、C，因此， 即使在50Hz的低频情况，它们的阻抗特性也离L、C的特性较远。只有 像电灯泡这样的短电阻丝，在50Hz这样的低频情况下，其特性才几乎 和纯R相同。 2.计算所测电感L、电容C及 有功电阻值r 、r L C （1）电感L、r 的计算式 L 三式联立，得： （2）实际电容器可看成C和 r 的串联 C 有： 3.验证“总电压的有效值 （和矢量）等于各分电压 有效值的矢量和”理论 若在复数平面上用矢量图解 法，则上述各量的关系应 如图所示 将测得的 值画在复数平面上，求出 总电压 ,然后把测得 的U画在该坐标上，将两者 进行比较，若他们的模之 差以及ψ之差基本在误差 范围内，则证明以上理论。 【实验内容】 1.RLC串联电路的测量与分析 （1）按照图连好电路 连接好电路后，把仪器调整在待测安全状态，包括 1变压器T调在输出电压为0值处； 2所有的电表都选取最大的量程，防止电压表被烧坏（使用瓦特计是应 注意不能其量程，这意味着不仅指针偏转不允许超过量程，而且实际 的电流,电压值也不允许超过其各自的量程） 3关断闸刀开关。 第二步：接通闸刀开关，用试电笔检验T火、地线是否接 对，然后逐渐调整T的滑头，使输出电压由0值逐渐增大， 将 调整为120V。 第三步：在U =120V的条件下，测量三者串联的I、U、P值。 1 第四步：仍在三者串联且U =120V的条件下，依次测量出电阻 1 器、电感器、电容器上的I、U、P