电容电感阻抗角测量研究

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1、电容电感阻抗角测量研究摘要：实验利用双踪示波器(双迹法)测量得到正弦电压电流的相位差，也就是纯电容与纯电感的阻抗角，木文通过对数据进行分析讨论对实验原理进行验证，并讨论了实验中如何减少谋差。另外额外讨论如何测最函数信号发生器内阻，如何反求阻抗。关键词：电容电感阻抗双踪示波器相位差电压表法CapacitanceinductanceimpedanceAnglemeasurementresearchLiuzhongyulongminsuliuzhenlingAbstract：Experimentsusingdualtr

2、aceroscilloscope(doubletracemethod)andvoltmetermethod(threevoltagemethod)measuredsinevoltagecurrentofphase,alsoisthepurepurecapacitanceandinductanceofimpedanceAngle,thispaperdiscussedwhichKeywords：capacitance；inductance；impedance；double-traceoscilloscope；phas

3、edifference；voltmetermethod0引言实际应川中，很多电路模型都含冇动态元件即电容元件和电感元件，构成动态电路，研究动态电路就要对动态元件进行分析，了解动态元件特性即阻抗和导纳。本文通过实验测最阻抗角分析动态电路电流与电压关系并建立起相量模型來研究动态电路。1实验原理正弦交流电作用于任一现行非时变二端网络，其两端电压与电流相量Z比称为该网络的阻抗，阻抗角即电压电流的相位羌。如下图1所示,网络阻抗？=i图2-1阻抗角定义示意图Figurel网络阻抗是一个复数，其模表示电压，电流振幅值或冇效值的

4、比值，而幅角4代表电压电流的相位差。对于R、L、C其阻抗分别为其中电阻R是不随3变化的常量，电阻上的电压与流过电流同相；电感的感抗Xi•与3成正比，电感两端的电压超前流过电感的电流兀/2;电容的容抗Xc与3成反比，电容两端的电压滞后流过电容电流兀/2。相位差的测量方法很多，实验中采用了双踪示波器(双迹法)和电压表法(三压法)进行测量。1.1双踪示波器测量原理用双踪示波器测吋，要使示波器与测试电源“共地”，测量电路如图2-110图2-口双迹法测阻抗角电路图将电源电压U和电阻r分别加到双踪示波器的X和Y?两个输入端，

5、调节示波器在荧光屏上显示出稳定波形,如下图2・12图2-12双迹法测相位差读出波形一周期所占•横轴长度，读出两波形过零点的间隔，则相位差为:1.2电压表法测量原理电压表法测阻抗角钱如图2-22(a)所示。电源电压相量为U,Z及r上电压相量分别为Uz和U"设Z为感性阻抗,可得相量图2・22(b)所示。可由图求出阻抗角:z6

6、uzu、frQJUr图2・22电压表法测阻抗角（a）2实验仪器GDS-1000数字示波器YB-1634信号源电阻箱电感器电容器3实验和结果3.1双踪示波器测阻抗角3.11RC电路阻抗角的测量（1

7、）检查桌上仪器是否完好齐全（2）按照图连接好电路0.05pF+人lOKHz—Vvp-p=10v310Q图3-111双迹法测RC电路阻抗角电路图（3）调节函数信号发生器，使其输出电压Vr为10v,频率为lOKHz的正弦信号（4）分别将5、5和5、5输入到示波器，测出相应的时间间隔即Lm⑺和记录好谁超前谁，并记录周期即L3.12RL电路阻抗角的测量（1）检查仪器是否完好齐全（2）按照图3-112连接好电路lOKHz4OOmHL35.7KQ图3-112双迹法测RL电路阻抗角电路图（2）按照图3-112连接好电路（3）调

8、节函数信号发生器，使其输出电压Vi为10v,频率为lOKHz的正弦信号（4）分别将5、5和5、5的电压信号输入示波器，测出相应时间间隔即Ln、Lr,和谁超询谁，并记录周期即L（5）关闭电源，整理仪器3.2电压表法测阻抗角实验器材：函数信号发生器，电阻箱，电压表，电容器，电感器3.21RC电路阻抗角测量实验步骤：（1）检查桌上仪器是否完好齐全（2）按照图3-211连接好电路RuIoU1C+us_图3-211电压表法测RC电路阻抗角电路图（3）调节函数信号发生器使其输出电压Vm为10v,频率为lOKHz的正弦信号，调

9、节电阻箱为1.9KQ,电容器为0.01nF（4）川电压表分别测量并记录5】、Uc和Ui3.22RL电路阻抗角测量实验步骤：（1）检查桌上仪器是否完好齐全（2）按照图3-221连接好电路图3-221电压法测RL电路阻抗角电路图（3）调节函数信号发生器，使其输出电压Vr为10v,频率为lOKHz的正弦信号，调节电阻箱为31.5KQ,电感器为500mH（4）用电压表分别测量并记