实验3_正弦交流电路中rlc元件的阻抗频率特性

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1、实验3正弦交流电路中RLC元件的阻抗频率特性［实验目的］1.加深理解R、L、C元件端电压与电流间的相位关系2.掌握常用阻抗模和阻抗角的测试方法3.熟悉低频信号发生器等常用电子仪器的使用方法［实验原理］正弦交流可用三角函数表示，即由最大值（Um或Im），频率f（或角频率ω=2πf）和初相三要素来决定。在正弦稳态电路的分析中，由于电路中各处电压、电流都是同频率的交流电，所以电流、电压可用相量表示。在频率较低的情况下，电阻元件通常略去其电感及分布电容而看成是纯电阻。此时其端电压与电流可用复数欧姆定律来描述：式中R

2、为线性电阻元件，U与I之间无相角差。电阻中吸收的功率为P=UI=RI2因为略去附加电感和分布电容，所以电阻元件的阻值与频率无关即R—f关系如图1。电容元件在低频也可略去其附加电感及电容极板间介质的功率损耗，因而可认为只具有电容C。在正弦电压作用下流过电容的电流之间也可用复数欧姆定律来表示：式中XC是电容的容抗，其值为XC=所以有，电压U滞后电流I的相角为90°，电容中所吸收的功率平均为零。电容的容抗与频率的关系XC—f曲线如图2。0Rf图10fxC图20XLf图3电感元件因其由导线绕成，导线有电阻，在低频时

3、如略去其分布电容则它仅由电阻RL与电感L组成。在正弦电流的情况下其复阻抗为Z=RL+jωL=式中RL为线圈导线电阻。阻抗角可由RL及L参数来决定：电感线圈上电压与流过的电流间关系为电压超前电流90°，电感线圈所吸收的平均功率为P=UIcos=I2RXL与频率的关系如图3。［实验内容］VVVUABCR1R2R3200Ω300Ω100Ω图4变频电源5VIR1IR2IR3ABCAC测量R—f特性：①实验线路如图4。本线路除测R—f特性外，尚可验证电压关系及电流关系。②调节低频信号源使　f=1KHz，UAC=5V。

4、③测量并记录电阻上电压。④按下表规定的频率重复测量。实验结果：测量值f(H)VACVBCVABVAB+VBC=VAC吗?IR1IR2IR3IR2+IR3=IR1吗?20040060080010005VVUUZURRL.RL图5ABC=1uFL=100mHABC100ΩA（2）XL—f特性实验线路如图5，X为被测阻抗，R为限流电阻，调节低频信号源输出电压为5V，改变频率重复测量电感线圈上电压UL，电阻上电压UR数据列表。实验结果f（Hz）50100150200250300350400500Uz（V）UR（V）

5、IR=X测=X计算=2πfL（3）XC—f特性①将图5中X改接为电容，C=1μf，R不变，低频信号源输出电压U=5V，频率仍按上表所列数值，重复测量UC，UR数据表格同上。实验结果f（Hz）50100150200250300350400500Uz（V）UR（V）IR=X测=X计算=2πfL［注意事项］　1.本实验中变频电源用DDH-1型大功率多波形多路输出信号源的正弦波信号源，频率由内符数字频率计显示，输出幅度由JDV-11型双显示交流电压表测量。变频电源使用时应防止输出短路。2.电感器可用互感器原边或副边

6、线圈，其标称电感量为100mH，实际值可用电感表测量标注，使用时注意电流不超过规定值。