RLC元件阻抗特性的研究

R、L、C元件阻抗特性的测定一、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与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。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=RI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，电阻元件的阻值与信号源频率无关，其阻抗频率特性R～f如图16-1。如果不计线圈本身的电阻RL，又在低频时略去电容的影响，可将电感元件视为纯电感，有关系式UL=XLjI感抗XL=2πfL感抗随信号源频率而变，阻抗频率特性XL～f如图16-1。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UC=－jXCI容抗XC=1/2πfc容抗随信号源频率而变，阻抗频率特性XC～f如图16-12、单一参数R、L、C阻抗频率特性的测试电路如图16-2所示。图中R、L、C为被测元件，r为电流取样电阻。改变信号源频率，测量R、L元件两端电压UR、UL、UC，流过被测元件的电流则可由r两端电压除以r得到。(1)元件的阻抗角（即相位差φ）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φ～f。(2)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YA和YB两个输入端。调节示波器有关旋钮，使示波器屏幕上出现两条大小适中、稳定的波形，如图16-3所示，荧光屏上得不平方向一个周期占n格，相位差m格，则实际的相位差φ（阻抗角）为φ=m×(360o/n)三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1函数信号发生器1DG052双踪示波器13交流毫伏表14实验电路元件R=1K，L=10Mh、C=1uf,r=2001DG035频率计1DG05四、实验内容1、测量单一参数R、L、C元件的阻抗频率特性实验线路如图16-2所示，取R=1KΩ,L=10mH,C=1uF,r=200Ω。通过电缆线将函数信号发生器输出的正弦波信号接至输入端，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，并在整个实验过程中保持不变。改变信号源的输出频率从200Hz逐渐增至50Hz（用频率计测量），分别接通R、L、C三个元件，用交流毫伏表分别测UR、Ur、UL、Ur；UC、Ur，并通过计算得到各频率点时的R、XL与XC之值，记入表中。频率f(Hz)2005000RUR(V)UR(V)IR=Ur/r(mA)R=UR/IR(KΩ)LUL(V)UR(V)IL=Ur/r(mA)XL=UL/IL(KΩ)CUC(V)UR(V)IC=Ur/r(mA)XC=UC/IC(KΩ)2、用双踪示波器观察串联和串联电路在不同频率下阻抗角的变化情况。并作记录。频率f(KHz)n（格）m（格）(度)五、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。六、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？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线，并总结、归纳出结论。