實(shí)驗(yàn)六 簡單正弦交流電路的研究

1、電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)年第 一學(xué)期實(shí)驗(yàn)課程 電路分析實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)室 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室二實(shí)驗(yàn)地點(diǎn) 東區(qū)一教518 學(xué) 號(hào) 姓 名 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目簡單正弦交流電路的研究實(shí)驗(yàn)時(shí)間 月 日 星期 ， 節(jié)實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)報(bào)告成績一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.研究在正弦交流電路中，電壓與電流的大小關(guān)系、相位關(guān)系;2.分析阻抗隨頻率變化的規(guī)律;3.學(xué)會(huì)用三壓法測量及計(jì)算相位角;4.掌握用取樣電阻的方法測量交流電流。二、實(shí)驗(yàn)儀器1、電路分析實(shí)驗(yàn)箱2、數(shù)字萬用表3、交流毫伏表 4、雙蹤示波器5、信號(hào)發(fā)生器三、實(shí)驗(yàn)原理1. 電阻元件電阻兩端的電壓與通過它的電流都服從歐姆定律，在電壓電流關(guān)聯(lián)參考方向下式中是一個(gè)常數(shù)，稱為線性非時(shí)變電

2、阻，其大小與、的大小及方向無關(guān)，具有雙向性，其伏安特性是一條通過原點(diǎn)的直線。在正弦電路中，電阻元件的伏安關(guān)系可表示為：。式中為常數(shù)，與頻率無關(guān)，只要測量出電阻端電壓和其中的電流便可計(jì)算出電阻的阻值。電阻元件的一個(gè)重要特征是電流與電壓同相位。2. 電感元件電感元件是實(shí)際電感器的理想化模型，具有儲(chǔ)存磁場能量的功能，是磁鏈與電流相約束的二端元件，即：式中表示電感，對(duì)于線性非時(shí)變電感，是一個(gè)常數(shù)，電感電壓在關(guān)聯(lián)參考方向下為：在正弦電路中：式中稱為感抗，其值可由電感電壓、電流有效值之比求得。即。當(dāng)常數(shù)時(shí)，與頻率成正比，越大，越大，越小，越小，電感元件具有低通高阻的性質(zhì)。若為已知，則電感元件的電感為：理想

3、電感的特征是電流滯后于電壓。3. 電容元件：電容元件是實(shí)際電容器的理想化模型，具有儲(chǔ)存電場能量的功能，是電荷與電壓相約束的元件。即：式中表示電容，對(duì)于線性非時(shí)變電容，是一個(gè)常數(shù)。電容電流在關(guān)聯(lián)參考方向下為： 在正弦電路中或式中，稱為容抗。其值為，可由實(shí)驗(yàn)測出。當(dāng)=常數(shù)時(shí)，與成反比，越大，越小，電容元件具有高通低阻和隔斷直流的作用。當(dāng)為已知時(shí)，電容元件的電容為：電容元件的特點(diǎn)是電流的相位超前于電壓。4、三壓法測阻抗角任意阻抗Z1和Z2串聯(lián)如圖5-1（a）所示，相量圖如圖5-1（b）所示。利用余弦定理可以得知 通過測量串聯(lián)元件上的電壓及總電壓（共三個(gè)電壓），可以計(jì)算出串聯(lián)電路的阻抗角，稱為三壓法測

4、阻抗角。圖5-1 三壓法測阻抗角四、預(yù)習(xí)要求1、復(fù)習(xí)理論課相關(guān)內(nèi)容：正弦交流電路中，常用二端元件及串聯(lián)二端網(wǎng)絡(luò)的伏安特性；熟練掌握阻抗三角形、電壓三角形；應(yīng)用相量圖分析各物理量之間的關(guān)系；熟記有關(guān)計(jì)算公式。2、計(jì)算圖5-3、圖5-4電路中各理論值，用鉛筆填在相應(yīng)表格里。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、阻抗串聯(lián)電路（1）RC串聯(lián)電路按圖5-3（a）連接電路，C=0.2F，R=1k；外加正弦信號(hào)，Us=1V。分別測量在頻率f=0.5KHz，0.8KHz和1.4KHz時(shí)，R、C上的電壓，填入表格5-2中。 圖5-3 阻抗串聯(lián)電路注：每次改變頻率，都要重新測定Us=1v。“先調(diào)頻，后調(diào)幅”（2）RL串聯(lián)電路按圖5-3

5、（b）連接電路圖，L=200mH，R=1k；外加正弦信號(hào)，Us=1V。測量在頻率f=0.5KHz，0.8KHz和1.4KHz時(shí)，R、L上的電壓，填入表格5-2中。2、R.L.C并聯(lián)電路按圖5-4連接電路。C=0.2F，L=200mH，R=1K，R0=10 (取樣電阻)信號(hào)源：f=800Hz，Us=1V。 測量各種連接方式下的電流。圖5-4 R.L.C并聯(lián)電路取樣電阻法：不直接測支路中的電流I，而是通過測量取樣電阻Ro上的電壓UR0，計(jì)算出電流I= UR0 /R0, 將數(shù)據(jù)填寫在表5-3中。注意：改變?cè)?shù)時(shí)需重新調(diào)整US=IV。六、數(shù)據(jù)記錄及處理表5-2 阻抗串聯(lián)測量數(shù)據(jù)表5-3 R.L.C并聯(lián)電路測量數(shù)據(jù)IRLCIRLILCIRCIRICILI(mA)七、思考題1、畫出RC 串聯(lián)、RC并聯(lián)， RL 串聯(lián)、RL并聯(lián)以及LC并聯(lián)的相量圖。(共5個(gè))2、在RLC根據(jù)測量數(shù)據(jù)及相量圖說明：當(dāng)XL=XC=R 時(shí) 流過 R、L 、C 元件的電流是否相同？ 只是R 、L 并聯(lián)時(shí)，其電流大小是否