電路分析實驗箱--R.L.C元件在正弦電路中的特性實
一、實驗目的
1、驗證電阻、感抗、容抗與頻率的關系，測定R～f，XL～f與Xc～f特性曲線。
2、加深理解R、L、C元件電壓與電流間的相位關系。
二、實驗原理
1、在正弦交流信號作用下，R、L、C電路元件在電路中的抗流作用與信號的頻率有關，它們的阻抗頻率特性R～f，XL～f與Xc～f曲線如圖10-1所示。
2、元件阻抗頻率特性的測量電路如圖10-2所示。
圖 10-1 圖10-2
圖中的r是提供測量回路電流用的標準小電阻，由于r的阻值遠小于被測元件的阻抗值，因此可以認為AB之間的電壓就是被測元件R或L或C兩端的電壓，流過被測元件的電流則可由r兩端的電壓除以r所得。
若用雙蹤示波器同時觀察r與被測元件兩端的電壓，亦就展現(xiàn)也被測元件兩端的電壓和流過該元件電流的波形，從而可在熒光屏上測出電壓與電流的幅值及它們之間的相位差。
3、將元件R、L、C串聯(lián)或并聯(lián)相接，亦可用同樣的方法測得Z串與Z并時的阻抗頻率特性Z～f，根據(jù)電壓、電流的相位差可判斷Z串與Z并是感性還是容性負載。
4、元件的阻抗角（即相位差Φ）隨輸入信號的頻率變化而改變，將各個不同頻率下的相位差畫在以頻率f為橫坐標，阻抗角Φ為縱坐標的座標紙上，并用光滑的曲線連接這些點，即得到阻抗角的頻率特性曲線。
用雙蹤示波器測量阻抗角的方法如圖11-3所示。
圖10-3
熒光屏上數(shù)得一個周期占n格，相位差占m格，則實際的相位差Φ(阻抗角)為
三、實驗設備
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序號 |
名 稱 |
型號與規(guī)格 |
數(shù)量 |
備注 |
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1 |
低頻信號發(fā)生器 |
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1 |
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2 |
交流毫伏表 |
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1 |
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3 |
雙蹤示波器 |
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1 |
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4 |
實驗線路元件 |
R=1KΩ C=0.01UF L約1H，r=30Ω |
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5 |
頻率計 |
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1 |
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四、實驗內(nèi)容
1、測量R、L、C元件的阻抗頻率特性
通過電纜將低頻信號發(fā)生器輸出的正弦信號接至如圖10-2的電路，作為激勵源U，并用交流毫伏表測量，使激勵電壓有效值為U=3V，并保持不變。
使信號源的輸出頻率從200HZ逐漸增至5KHZ（用頻率計測量），并使開關S分別接通R、L、C三個元件，有交流毫伏表測量Ur，并通過計算得到各頻率點時的R、XL與XC之值，記入表中。
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頻率f(KHz) |
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R |
Ur(mv) |
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IR=Ur/r(mA) |
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R=U/IR(KΩ) |
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L |
Ur(mv) |
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IL=Ur/r(mA) |
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XL=U/IL(KΩ) |
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C |
Ur(mv) |
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IC=Ur/r(mA) |
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XC=U/IC(KΩ) |
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2、用雙蹤示波器觀察在不同頻率下各元件阻抗角的變化情況，并記錄。
3、測量R、L、C元件串聯(lián)的阻抗角頻率特性。
五、實驗注意事項
1、交流毫伏表屬于高阻抗電表，測量前必須先調(diào)零。
2、測Φ時，示波器的“t/div”和“v/div”的微調(diào)旋鈕應旋至“標準”位置。
六、預習思考題
1、測量R、L、C各個元件的阻抗角時，為什么要與它們串聯(lián)一個小電阻？可否用一個小電感或大電容代替？為什么？
七、實驗報告
1、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在方格紙上繪制R、L、C三個元件的阻抗頻率特性曲線，從中可得出什么結(jié)論？
2、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在方格紙上繪制R、L、C三個元件的阻抗角頻率特性曲線，并總結(jié)、歸納結(jié)論。
