电路与电子学基础 交流电路的性质 实验报告

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1、《电路与电子学基础》实验报告实验名称交流电路的性质班级学号姓名实验3交流电路的性质实验3.1串联交流电路的阻抗一、实验目的1.测量串联RL电路的阻抗和交流电压与电流之间的相位，并比较测量值与计算值。2.测量串联RC电路的阻抗和交流电压与电流之间的相位，并比较测量值与计算值。3.测量串联RLC电路的阻抗和交流电压与电流之间的相位，并比较测量值与计算值。二、实验器材双踪示波器1台信号发生器1台交流电流表1个交流电压表1个0.1µF电容1个100mH电感1个1KΩ电阻1个三、实验准备两个同频率周期函数(例如正弦函数)之间的相位差，可通过测量两个曲线图之间及曲线

2、一个周期T的波形之间的时间差t来确定。因为时间t与周期T之比等于相位差θ(单位：度)与一周相位角的度数（360°）之比θ/360°=t/T所以，相位差可用下式计算θ=t(360°)/T在图3-1，图3-2和图3-3中交流电路的阻抗Z满足欧姆定律，所以用阻抗两端的交流电压有效值VZ除以交流电流有效值IZ可算出阻抗(单位：Ω)在图3-1中RL串联电路的阻抗Z为电阻R和感抗XL的向量和。因此阻抗的大小为阻抗两端的电压VZ与电流IZ之间的相位差可由下式求出图3-1RL串联电路的阻抗在图3-2中RC串联电路的阻抗Z为电阻R和容抗Xc的向量和，所以阻抗的大小为阻抗两

3、段的电压Vz和电流Iz之间的相位差为当电压落后于电流时，相位差为负。图3-2RC串联电路的阻抗在图3-3中RLC串联电路的阻抗Z为电阻R和电感与电容的总电抗X之向量和，总电抗X等于感抗XL与容抗Xc的向量和。因此感抗与容抗之间有180°的相位差，所以总电抗X为这样，RLC串联电路的阻抗大小可用下式求出阻抗两端的电压Vz与电流Iz之间的相位差为图3-3RLC串联电路的阻抗感抗XL和容抗Xc是正弦交流电频率的函数。在RLC串联交流电路中，只有一个信号频率可以使得XL与Xc相等。在这个频率上，总电抗为零(X=XL-Xc=0)，电路阻抗为电阻性，而且达到最小值。

4、四、实验步骤1.在电子平台上建立如图3-1所示的实验电路，一起按图设置。单击仿真电源开关，激活电路进行动态分析。因为1KΩ电阻两端的电于与电力六成正比，在示波器的纵轴上1V相当于1mA，所以屏幕上红色曲线图代表RL电路阻抗两端的电压Vz，蓝色曲线图代表电流Iz。在下面的V,I-T坐标上作出电压Vz和电流Iz岁时间T变化的曲线图，记录交流电压表和电流表上交流电压有效值Vz和电流有效值Iz的读书。读数为：电压有效值Vz=7.071V电流有效值Iz=4.372mA2.根据步骤1中的曲线图，计算电压与电流之间的相位差θ。Δt=

5、t1-t2

6、=70.3125μsT

7、=500μs电压与电流之间的相位差θ=360*70.3125/500=50.625度3.用交流电压有效值Vz和电流有效值Iz计算RL电路的阻抗大小。Vz=U。∠θ1Iz=I。∠θ2Rl=Vz/Iz=U。/I。∠θ1-θ2=1617.33∠50.625Ω4.用电感值L和正弦频率f计算电感的阻抗XL。阻抗XL:XL=Lω=L2πf=100*10^-3*2*3.14*2000=1256.637Ω5.用电阻值R和电感L的感抗XL计算RL电路阻抗Z的大小。阻抗的大小为:=(1000^2+400π^2)^½=1605.96086Ω6.根据算得的感抗值XL和电阻值R，

8、计算电流与电压之间的相位差θ。Cosθ=R/Z=1000/1605.96086=0.62268Arccos0.62268=θ=51.48°7.在电子工作平台上建立如图3-2所示的实验电路，仪器按图设置。单击仿真电源开关，激活电路进行动态分析。因为1KΩ电阻两端的电压和电流成正比(在示波器的纵轴上1V相当于1mA)，因此屏幕上红色曲线图代表RC电路阻抗两端的电压Vz，蓝色曲线代表电流Iz，在上面的V,I-T坐标上作出电压Vz和电流Iz随时间T变化的曲线图。记录交流电压表和电流表上的电压有效值Vz和电流有效值Iz的读数。读数为：电压有效值Vz=7.072V电

9、流有效值Iz=5.567mA8.根据步骤7中的曲线图，计算电压与电流之间的相位差。Δt=

10、t1-t2

11、=54.6875μsT=500μs电压与电流之间的相位差=-360*54.6875/500=-39.375度9.用交流电压有效值Vz和电流有效值Iz就算RC电路阻抗Z的大小。Vz=U。∠θ1Iz=I。∠θ2Rl=Vz/Iz=U。/I。∠θ1-θ2=1270.343∠-39.375Ω10.用电容C和正弦频率f计算电容器的容抗Xc。Xc=(Cω)^-1=(C2πf)^-1=(100*10^-9*2*3.14*2000)^-1=795.7747155Ω11.用

12、电阻值R和电容C的容抗Xc计算RC电路阻抗Z的大小。阻抗的大小为:=(1000^