实验六简单正弦交流电路的研究.docxVIP

电工电子实验教学中心 学生实验报告 —— 学年第 一学期 实验课程 电路分析实验 实验室 电子技术实验室二 实验地点 东区一教 518 学 号 姓 名 1 实验项目 简单正弦交流电路的研究 实验时间 月 日 星期 ， 节 实验台号 报告成绩 一、实验目的 1. 研究在正弦交流电路中，电压与电流的大小关系、相位关系 ; 分析阻抗随频率变化的规律 ; 学会用三压法测量及计算相位角 ; 掌握用取样电阻的方法测量交流电流。二、实验仪器 1、电路分析实验箱 2、数字万用表 3、交流毫伏表 4、双踪示波器 5、信号发生器 三、实验原理 电阻元件 电阻两端的电压与通过它的电流都服从欧姆定律，在电压电流关联参考方向下 uR Ri 式中 R uR / i 是一个常数，称为线性非时变电阻， 其大小与 uR i 、 的大小及方向无关， 具有双向性，其伏安特性是一条通过原点的直线。在正弦电路中，电阻元件的伏安关 系可表示为： U R RI 。式中 R U R 为常数，与频率无关，只要测量出电阻端电压和其 I 中的电流便可计算出电阻的阻值。 电阻元件的一个重要特征是电流 I 与电压 U R 同相位。 电感元件 电感元件是实际电感器的理想化模型， 具有储存磁场能量的功能， 是磁链与电流相 约束的二端元件，即： L (t) Li 式中 L 表示电感，对于线性非时变电感， L 是一个常数，电感电压在关联参考方向下为： di uL L dt 在正弦电路中： U L JX L I 2 式中 X L L 2 fL 称为感抗，其值可由电感电压、 电流有效值之比求得。 即 X L U L 。 I 当 L 常数时， X L 与频率 f 成正比， f 越大， X L 越大， f 越小， X L 越小，电感元件具有低通高阻的性质。若 f 为已知，则电感元件的电感为： L X L 2 f 理想电感的特征是电流 I 滞后于电压 。 2 电容元件： 电容元件是实际电容器的理想化模型， 具有储存电场能量的功能， 是电荷与电压相约束的元件。即： q(t) Cuc 式中 C 表示电容，对于线性非时变电容， C 是一个常数。电容电流在关联参考方向 下为： i C duc dt 在正弦电路中 I U c 或 Uc JXc I JX c 1 1 称为容抗。其值为 U c ，可由实验测出。当 C =常数时， X c 式中， Xc 2 fC Xc C I 与 f 成反比， f 越大， X c 越小， f ， Xc 0 电容元件具有高通低阻和隔断直流的作 用。当 f 为已知时，电容元件的电容为： C 1 2 fX c 电容元件的特点是电流 I 的相位超前于电压 。 2 4、三压法测阻抗角 任意阻抗 Z1 和 Z2 串联如图 5-1 （a）所示，相量图如图 5-1 （b）所示。利用余弦 定理可以得知 cos U 2 U R2 U Z2 2UU R 通过测量串联元件上的电压及总电压（共三个电压），可以计算出串联电路的阻抗角，称为三压法测阻抗角。 图 5-1 三压法测阻抗角 3 四、预习要求 1、复习理论课相关内容： 正弦交流电路中，常用二端元件及串联二端网络的伏安特性；熟练掌握阻抗三角 形、电压三角形；应用相量图分析各物理量之间的关系；熟记有关计算公式。 2、计算图 5-3 、图 5-4 电路中各理论值，用铅笔填在相应表格里。 五、实验内容 1、阻抗串联电路 （1）RC串联电路 按图 5-3 （a）连接电路， C=0.2μF，R=1kΩ ；外加正弦信号， Us=1V。分别测量在频率 f=0.5KHz ， 0.8KHz 和 1.4KHz 时， R、C 上的电压，填入表格 5-2 中。 5-3 阻抗串联电路 注：每次改变频率，都要重新测定 Us=1v。“先调频，后调幅”（2）RL 串联电路 按图 5-3 （b）连接电路图， L=200mH，R=1kΩ；外加正弦信号， Us=1V。测量在频 f=0.5KHz ，0.8KHz 和 1.4KHz 时， R、L 上的电压，填入表格 5-2 中。 2、 R.L.C 并联电路 按图 5-4 连接电路。 C=0.2μF，L=200mH，R=1KΩ，R0=10Ω ( 取样电阻 ) 信号源： f=800Hz，Us=1V。 测量各种连接方式下的电流。 图 5-4 R.L.C 并联电路 取样电阻法： 不直接测支路中的电流 I ，而是通过测量取样电阻 Ro上的电压 UR0，计算出电流 I= 4 UR0 /R0, 将数据填写在表 5-3 中。 注意：改变元件参数时需重新调整 US=IV。 六、数据记录及处理 表 5-2 阻抗串联测量数据 R C 串联 R L 串联 测量 计算 测量 计算 U s VF / kHz URU