实验二十二 RC、RL串联电路的稳态特性
rlc串联电路的稳态特性实验报告
rlc串联电路的稳态特性实验报告实验目的：本实验旨在通过实验研究RLC串联电路的稳态特性，探究电感、电阻和电容对电路稳态响应的影响，并验证理论计算结果。
实验原理：RLC串联电路是由电感、电阻和电容依次串联而成。
在交流电源的作用下，电感、电阻和电容分别产生不同的响应，从而影响电路的稳态特性。
实验步骤：1. 将电感、电阻和电容依次串联，组成RLC串联电路。
2. 将交流电源接入电路，调节电源频率为一定值。
3. 使用示波器测量电路中电压和电流的波形。
4. 记录示波器上观察到的电压和电流的振幅、相位差等数据。
5. 改变电源频率，重复步骤3和4，记录不同频率下的数据。
实验结果与分析：通过实验测量得到的电压和电流波形数据，可以得出以下结论：1. 当电源频率接近电感的共振频率时，电感对电路的阻抗最小，电流振幅最大。
这是因为在共振频率下，电感和电容的阻抗相互抵消，电路中的电流得到最大增强。
2. 当电源频率远离电感的共振频率时，电感对电路的阻抗逐渐增加，电流振幅逐渐减小。
这是因为电感对高频信号的阻抗较大，导致电路中的电流减弱。
3. 电容对电路的阻抗与频率成反比关系。
当电源频率较低时，电容对电路的阻抗较大，电流振幅较小。
随着频率的增加，电容的阻抗逐渐减小，电流振幅逐渐增大。
4. 电阻对电路的阻抗不随频率变化。
电阻对电路的阻抗始终保持不变，不影响电流的振幅和相位。
通过实验结果的分析，可以得出以下结论：1. 在RLC串联电路中，电感、电阻和电容对电路的稳态响应有着不同的影响。
2. 电感在共振频率附近对电路的阻抗最小，电流振幅最大。
3. 电容的阻抗与频率成反比关系，频率越高，电容的阻抗越小。
4. 电阻对电路的阻抗不随频率变化，对电流的振幅和相位没有影响。
实验结论：通过对RLC串联电路的稳态特性实验的研究，我们验证了电感、电阻和电容对电路稳态响应的影响。
实验结果表明，电感在共振频率附近对电路的阻抗最小，电流振幅最大；电容的阻抗与频率成反比关系；电阻对电路的阻抗不随频率变化。
实验4 RC、RL、RLC电路的稳态特性
实验4 RC 、RL 、RLC 电路的稳态特性【实验目的】1．观测RC 、RL 、RLC 串联电路的幅频特性和相频特性。
2．学习用双踪示波器测量位相差。
【仪器用具】TDS2012数字示波器、FG-506A 型功率函数信号发生器、YB2173B 数字交流毫伏表、电容、电感、电阻箱、接线板等。
【原理概述】在RC 、RL 和RLC 串联电路中，若加在电路两端的正弦交流信号保持不变，则当电路中的电流和电压变化达到稳定状态时，电流（或某元件两端的电压）与频率之间的关系特性称为幅频特性；电压、电流之间的位相差与频率之间的关系特性称为相频特性。
下面分三种串联电路来分析。
1．RC 串联电路RC 串联电路如图1所示。
根据图形可得： （1）)1(Cj R I U U U CR ω+=+= 由（1）式可得到电路的总阻抗、电流的有效值、电阻两端电压的有效值、电容两端电压的有效值Z I R U ，以及电路电压与电流之间的位相差分别为：C U ϕ （2）22)1(CR Z ω+= （3）2)(1C R C U I ωω+= （4）2)(1C R RCU IR U R ωω+== （5）2)(11RC U C IU C ωω+== （6）RCarctgωϕ1-=图 1 图 2从图2可以看出，电阻和电容两端电压、都是频率（即）的函数，它们都是随着频率的改变而R U C U f ω改变。
当频率很低（R C >>ω1降落在电阻上。
我们可以利用根据（6）式可画出f ~ϕ3所示。
从图3频率很高时，趋于0ϕ们可以利用RC 相电路。
2．RL RL 串联电路如图4 L U （9）22)(L R UI ω+= （10）22)(L R URIR U R ω+==I U L ω=arctgϕ=若电压有效值保持不变，根据（U 式可画出、f U R ~f U L ~示。
从图5都是频率（即L U f ω率的改变而改变。
当频率很低（L R ω>>根据（12）式可画出RL 电路的~ϕRLC 串联电路的幅频特性已在《RLC 电路的谐振现象》实验中学习过，现在简单重温它的相频特性。
RLC串联电路的稳态特性
实验报告RLC串联电路的稳态特性物理科学与技术学院吴雨桥2013301020142 13级弘毅班【实验目的】1.观察、分析RLC串联电路中的相频与幅频特性，理解和具体应用此特性。
2.进一步学习用双踪示波器进行测量相位差。
【实验器材】正弦信号发生器、毫伏表、双踪示波器、自感器、电容器、交流电阻箱。
【实验原理】电流、电压的幅度与频率间的关系称为幅频特性；电流和电源电压间、各元件上的电压与电源电压间的相位差与电源的频率关系称为相频特性。
电路的稳态就是该电路在接通正弦交流电源一段时间（一般为电路的时间常数的5至10倍）以后，电路中的电流i和元件上电压（UR,UC,UL）的波形已经发展到与电源电压的波形相同且幅值稳定的状态。
1.RC串联电路的幅频特性和相频特性幅频特性：当ω→ 0时，UR → 0，UC → U; ω增大时，UR增大，UC 减小；ω→∞时，UR → U，UC → 0。
相频特性：ω低时用φR→π/2 ；ω高时φR→0；φC=-[π/2-|φ|];φ随ω增大从-π/2增至0。
等幅频率(截止频率): f ur=uc=1/2 π RC, 是高通滤波器的下界频，低通滤波器的上界频。
2.RL串联电路的幅频特性和相频特性幅频特性：当ω→ 0时，UL → 0，UR → U; ω增大时，UL增大，UR减小；ω→∞时，UL → U，UR → 0。
相频特性：ω从0增大至∞时，φR 从0减小趋于-π/2，φ从0增大趋于π/2，φL从π/2减至0。
等幅频率(截止频率): f ur=uc=R/2 π L。
3.RLC串联电路的相频特性谐振频率：φ =0，UR=U为极大值，f0 = 1/2π√LC ,电路为谐振态。
相频特性：ω<ω0时，φ<0，电容性；ω>ω0时，φ>0，电感性；ω=ω0时，φ=0，纯电阻。
【实验内容】1.测量并做出RC串联电路的幅频、相频曲线（1）接好电路，并将仪器调至安全待测状态，然后接通各仪器的电源进行预热。
lin实验22 RL和RC串联电路实验
三、实验仪器和器材
单相调压器 2. 交直流电压/电流表 3. 实验电路板 4. 日光灯镇流器 5. 滑线变阻器 6. 电阻 7. 导线
1.
四、实验内容及步骤
1. 2. 3. 4.
左图, 测量UR=Uab,UC=Ubc,U=Uac,用电流表测量电流I 右图,使调压器输出为零,滑线变阻器电阻值为R1=100Ω 调节调压器使电流为0.4A，记录电流I和电压U1 改变滑线变阻器阻值为R2=200Ω,重复步骤上边的实验内 容,使I=0.4A,测量U2
实验22 RL和RC串联电路实验
一、实验目的 二、原理 三、实验仪器和器材 四、实验内容及步骤
一、实验目的
通过实验验证RL及RC串联电路的电压关系 学习用电压表、电流表测量带铁芯电感线 圈的等效电阻及电感量的方法
二、原理
1. 2.
RC串联电路的电压关系 RL串联电路的电压关系
RC串联电路的电压关系
UR I R
UC j I X C
U U R UC
2 2 U UR UC
tan 1
UC X tan 1 C UR R
RL串联电路的电压关系
UR I R
UL j I XL
U UR UL
RCL稳态特性的实验展示
所示时， t 落后于u R t ， u 此时算出的应取负号；反 之则取正号。
【附录】示波器测量相位差
2、李萨如图法
u t 作为水平信号输入CH 2，得到李
萨如图形。 垂直方向上y Ysint 水平方向上x Xsint 当y 0时，x x0 X sin sin 将 u R t 信号作为垂直信号输入 ， CH1
b a1 a2 2a1a2 cos ,
2 2 2
a1 a2 b 2 arccos 2a1a2
2 2
b2 取a1 a2，则有 arccos 1 - 2 2a
电压合成法 + + —
测量公式
b2 arccos 1 - 2 2a
2~
~ 3 2
b2 - arccos 1 - 2 2a
b2 arccos 1 - 2 2a
3 2 ~ 2
b2 2 - arccos 1 - 2 2a
对三种测量相位方法的比较：
小组成员：
（2011级材料物理）
曾瑞
纪晓超
乔健成
目录：
一、实验内容
二、实验过程中遇到的问题 三、实验的改进建议
四、实验心得
一、实验内容
本实验着重研究的是RC、RL、RCL电路的稳态 特性，故主要分为以下三个部分： （1）RC串联电路的幅频特性和相频特性
幅频特性：
相频特性：
RC串联电路
（2）RL串联电路的幅频特性和相频特性
; uL
u rL L
2
2 2
（R rL ) 2 L
RLC串联电路特性的研究(精)
实验预习报告姓名班级学号同组姓名指导老师实验日期RLC串联电路特性的研究原理简述(原理图、重要公式1.RC、RL、RLC暂态过程电容充放电过程中的回路方程分别为:一阻尼振荡方程:2、RC、RL串联稳态幅频和相频的关系:3、RLC谐振谐振频率:谐振电路的品质因素:原始数据记录表实验报告姓名班级学号同组姓名指导老师实验日期RLC串联电路特性的研究【实验目的】[1] 通过研究RC、RL串联电路的暂态过程,加深对电容充、放电规律,电感的电磁感应特性及震荡回路特点的认识;[2] 通过研究RLC串联电路的暂态过程,加深对电磁阻尼运动规律的理解;[3] 掌握RC、RL串联电路的幅频特性和相频特性的测量方法;[4] 研究RLC串联电路中各参量之间的关系,观察串联谐振电路的特征,并掌握RLC谐振电路的幅频、相频的关系;[5] 用实验的方法找出电路的谐振频率,利用幅频曲线求出电路的品质因数Q值.【实验原理】1.RC、RL、RLC暂态过程(1RC串联电路在由R、C组成的电路中,暂态过程是电容的充放电的过程.其中信号源用方波信号.在上半个周期内,方波电压+E,其对电容充电;在下半个周期内,方波电压为零,电容对地放电.充放电过程中的回路方程分别为通过以上二式可分别得到UC、UR 的解。
在充电时UC 是随时间t 按指数函数规律增长,而电阻电压UR 随时间t 按指数函数规律衰减。
在放电时也时都随时间t 按指数函数规律衰减.物理量RC = τ具有时间的量纲,称为时间常数,是表征暂态过程进行得快慢的一个重要物理量.与时间常数τ有关的另一个在实验中较容易测定的特征值,称为半衰期T1/2,即当UC(t下降到初值(或上升至终值一半时所需要的时间,它同样反映了暂态过程的快慢程度,与t 的关系为T1/2 = τ ln2 = 0.693τ(或τ = 1.443T1/2(2RL串联电路与RC 串联电路进行类似分析可得,RL串联电路的时间常数t 及半衰期T1/2分别为:τ=L/R,T1/2=0.693τ=0.693L/R(3RLC串联电路在理想化的情况下,L、C都没有电阻,可实际上L、C本身都存在电阻,电阻是一种耗损元件,将电能单向转化成热能.所以电阻在RLC电路中主要起阻尼作用.所以根据阻尼震荡方程可以三种不同状态的解,分别为欠阻尼、过阻尼和临界阻尼。
观测RC串联电路的幅频特性和相频特性
观测RC串联电路的幅频特性和相频特性观测RLC串联电路的幅频特性和相频特性周鹏,辽宁石油化工大学教育实验学院0902,摘要:分别通过实验手段记录RC和RL及RLC串联电路电幅值和相位随频率变化的规律曲线路的电压幅值和相位随频率变化的规律曲线～观察电路的幅频特性和相频特性～并求得RLC电路的谐振频率和品质因数。
关键词:RLC串联电路～幅频特性～相频特性Observation RLC series circuit of amplitude frequencycharacteristics and phase frequency characteristicsChengZhigang(Liaoning university education experimental college 0902)Abstract: through the experiment method respectively record RC and RL and RLC series circuit electricity amplitude and phase on frequency and change rules curve road voltage amplitude and phase on frequency and change rules curve, observation of the circuit amplitude frequency characteristics and phase frequency characteristics, and get RLC circuit resonant frequency and quality factor.Keywords: RLC series circuit, amplitude frequency characteristics, phase frequency characteristics引言电容元件在交流电路中的阻抗会随电源频率的改变而变化的。
观测RC串联电路的幅频特性和相频特性
观测RLC串联电路的幅频特性和相频特性周鹏（辽宁石油化工大学教育实验学院0902）摘要:分别通过实验手段记录RC和RL及RLC串联电路电幅值和相位随频率变化的规律曲线路的电压幅值和相位随频率变化的规律曲线，观察电路的幅频特性和相频特性，并求得RLC电路的谐振频率和品质因数。
关键词：RLC串联电路，幅频特性，相频特性Observation RLC series circuit of amplitude frequency characteristics and phase frequency characteristicsChengZhigang(Liaoning university education experimental college 0902) Abstract:through the experiment method respectively record RC and RL and RLC seriescircuit electricity amplitude and phase on frequency and change rules curve road voltage amplitude and phase on frequency and change rules curve, observation of the circuit amplitude frequency characteristics and phase frequency characteristics, and get RLC circuit resonant frequency and quality factor.Keywords:RLC series circuit, amplitude frequency characteristics, phase frequencycharacteristics引言电容元件在交流电路中的阻抗会随电源频率的改变而变化的。
RLC电路稳态特性的研究
图 8RLC 串联电路的幅频特性和相频特性
ω 0 = 2π f 0 =
f0
1
(17)
称为 RLC 串联电路的谐振频率。 谐振时 U 或 U 有最大值，是电源电压 U 的 Q 倍。
C L S
LC
UC =
U
1 1 Im = ⋅ U = QU S ω0C ω0 RC S
m
(18) (19)
称为品质因数。电容和电感两端的电压比信号源电压 U 大 Q 倍，有电压放大作用， 要注意元件的耐压。 如图 8 所示，将电流 I = I 2 的两个截止频率 f 、f 的间距定义为 RLC 回路的通频带 2∆ f ，
0.7
5
四、实验仪器
1 DH4503
、
型 RLC 电路实验仪
图9
2
DH4503
型 RLC 电路实验仪面板图
杭州大华仪器制造有限公司
、双踪示波器
五、实验内容
、 串联电路的稳态特性 按图 1 连接线路，示波器 CH1 通道与信号源并联，选择正弦波信号，保持信号源输出 幅度 U 不变(可取 U 为 8~10V)。 可取 C=0.1µF，R=1KΩ，也可根据实际情况自选 R、C 参数。 (1) 幅频特性 a. RC 高通滤波电路 CH2 通道与电阻并联，测量不同频率时的 U 值。 b. RC 低通滤波电路 CH2 通道与电容并联，测量不同频率时的 U 值。 (2) 相频特性 CH2 通道与电阻并联，调节示波器的 U 有关旋钮，使屏幕上出现两个幅度大小适 U ∆t U 中的波形，用双踪显示测位相差的方法， 测出两个同频信号 U 和 U 的周期 T，以 t 及两个信号间的水平距离 ∆t，算出 U 和 U 之间的位相差 ϕ = ∆ t × 2π 。 由于电阻上 T 的电压与电流同相，此位相差等同于电源 T 电压与电流之间的位相差。 图 10 位相差测量
实验RLC电路特性研究
实验 RLC 电路特性研究电容、电感元件在交流电路中的阻抗是随着电源频率的改变而变化的。
将正弦交流电压加到电阻、电容和电感组成的电路中时，各元件上的电压及相位会随着变化，这称作电路的稳态特性；将一个阶跃电压加到RLC 元件组成的电路中时，电路的状态会由一个平衡态转变到另一个平衡态，各元件上的电压会出现有规律的变化，这称为电路的暂态特性。
一、 实验目的1. 观测RC 串联电路的幅频特性和相频特性；2. 观测RLC 串联电路的相频特性和幅频特性；3. 观察和研究RLC 电路的串联谐振现象；4.熟悉RLC 实验仪以及双踪示波器的使用。
二、 实验仪器DH4505型交流电路综合实验仪、双踪示波器三、 仪器介绍DH4505型交流电路综合实验仪中包含了交流电路实验所需的所有部件，包括：三个独立的电阻桥臂（R a 电阻箱、R b 电阻箱、R n 电阻箱）、标准电容C n 、标准电感L n 、被测电容C x 、被测电感L x 及信号源和交流指零仪。
双踪示波器：双踪示波器示波管由电子枪，Y 偏转板，X 偏转板，荧光屏组成。
利用电子开关将两个待测的电压信号Y CH1和Y CH2周期性的轮流作用在Y 偏转板上。
由于视觉滞留效应，能在荧光屏上看到两个波形。
四、 实验原理任何一个正弦交流量都可以用三个参数，即振幅、周期、相位来描述。
例如： 交流电动势：()()ϕω+=t E t E cos 交流电压：()()ϕω+=t U t U cos 交流电流：()()ϕω+=t I t I cos对于电阻元件，电阻上的电压与电流同位相，其阻抗值（Z =R ）就等于电阻值。
对于电容元件，容抗（Z =1/ωC ）与频率和电容容量成反比，频率越高、电容的容量越大，那么容抗越小。
在电容上，电压相位落后电流相位90о，即如果电容上的交流电压为：()()ϕω+=t U t U cos ，那么其上的交流电流则为：()()90cos ++=ϕωt I t I 。
RLC串联电路的稳态特性
RLC串联电路的稳态特性RLC串联电路的稳态特性实验3-10 RLC串联电路的稳态特性前⾔在交流电或电⼦电路的研究中，常需要通过电阻、电感、电容元件不同组合的电路，⽤来改变输⼊正弦信号和输出正弦信号之间的相位差，或构成放⼤电路、振荡电路、选频电路、滤波电路等，因此，研究RLC 电路及其过程，在物理学、⼯程技术上都很有意义。
本实验着重研究RC、RL和RLC 电路的稳态特性。
【实验⽬的】1、通过观测、分析RLC 串联电路中的相频和幅频特性,以便理解和具体应⽤此特性。
2、进⼀步学习使⽤双踪⽰波器进⾏相位差的测量【仪器⽤具】正弦信号发⽣器、毫伏表、双踪⽰波器、⾃感器、电容器、交流电阻箱【实验原理】⼀、RLC串联电路的幅频特性和相频特性由于电容和电感在交流电路中的容抗和感抗与频率有关，所以，在交流电路中有电感和电容存在时，各元件上的电压和电路中的电流都会随频率的变化⽽发⽣变化，且回路中的总电流和总电压的相位差也和频率有关。
电流、电压的幅度与频率间的关系称为幅频特性;电流和电源电压间、各元件上的电压和电源电压间的相位差与电源的频率关系称为相频特性。
我们研究的是RLC串联电路的稳态特性。
所谓电路的稳态就是该电路在接通正弦交流电源⼀段时间(⼀般为电路的时间常数的5~10倍)以后，电路中的电流和元件上的电压iu、u、u()其波形已经发展到保持与电源电压波形相同且幅值稳定这样的的⼀种稳定RCL状态。
1. RC串联电路的幅频特性和相频特性1~ZRj我们知道，在图3-10-1的电路中，RC总阻抗为: ,,,C21~~,,2Z其中的模为:Z,|Z|,R，， ,,,C,,1,,,,,1~,C,,,Z的辐⾓为:,arctan,,arctan (3-10-1) R,CR,,,,,,,,,,,为U和I之间的相位差，即 ,UI根据交流欧姆定律，电阻上的电压为:U,IR (3-10-2) RIU电容上的电压为: (3-10-3) ,C,C21,,2总电压为: (3-10-4) U,IR，,,,C,,图3-10-2为上述电压、电流(有效值)的⽮量图。
实验4 RC、RL、RLC电路的稳态特性-推荐下载
从图
6
知道，当频率很低时，
趋于
UR
（9）
R 2 (L)2
UL
R 2 (L)2
R
（10）
π
φ
20
0，即电流与电压同相位；当频率很高时。
电压的相位超前于电流的相位。同样，我们可以利用 RL 电路的这种相频特性，组成移相电路。
相电路。
2．RL 串联电路
2
π 2
φ
图 2
0
图 3
RL 串联电路如图 4 所示。根据图形中各相量关系可得： U U R U L I(R jL) （7）
U R IR URC 1 (RC) 2
UC
I
1 C
arctg 1 RC
U 1 (RC) 2
若电压有效值U 保持不变，根据（4）（5）两式可画出U R ~ f 、U C ~ f 幅频特性曲线，如图 2 所示。
R
U
C
UR UC
1 LC
当 L 1/ C 时， 0 ，电源电压的相位超前
于电流，电路呈电感性， 随 的增大而增大，
趋于无穷大时，
趋近于
2
），这个频率称为谐振圆频率。
。
当 L 1/ C 时， 0 ，电源电压的相位落后
于电流，电路呈电容性， 随 的减小而减小， 趋于 0 时， 趋近于 。 随 f （即 ）的变化
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）端电压U R 、U C 都是频率 f （即 ）的函数，它们都是随着频率的改变而
改变。当频率很低（
1 C
R
RC、RL、RLC电路动态与正弦稳态特性研究
电路课程研究性实验报告《RC、RL、RLC电路动态与正弦稳态特性研究》院校：电气信息学院专业班级:学生组员：指导老师：胡鹤宇张向华日期：2020年6月20日电路课程研究性实验实验报告（一）．实验目的：1学习用示波器观察和分析RC，RL，RLC的电路的响应2 通过电路方波响应波形的观察，判别元件性质3 学会用电压、电流表判别黑匣子元件性质。
4 学习用三表法测量交流电路的参数及其误差分析5 了解RLC元件在正弦电压情况下的电压电流波形6.学习正确选用交流仪器和设备7.掌握功率表、调压器的使用8 综合运用所学知识，自主完成实验，提高科学素养，增加实验动手能力，提高积极思考问题解决问题的能力。
（二）实验内容：一、电路动态过程研究1.用示波器判别黑匣子元件性质，方法自选，并确定元件参数值；2.RC电路的方波相响应：在RC电路中，用示波器观察RC电路方波信号响应波形。
图2所示的波形为电路时间常数τ小于周期的情况。
用实验情况估算RC电路时间常数,线路自定。
3.RL方波响应电路及时间常数估算，线路自定。
4.RLC电路方波响应：用示波器观察RLC串联电路的方波响应、i波形5.用EWB仿真软件，观察RLC串联电路的方波响应、i波形。
要求讨论等幅震荡的条件二、R、L、C元件参数的测量1.用电压、电流表判别黑匣子元件性质；2. 用交流电压、电流表及功率表分别测量R、L、C元件交流参数，讨论实验误差引起的原因。
3.用EWB仿真软件分别测量R、L、C元件交流的参数，方法自定，试验线路自拟。
三、正弦电源下电路稳态特性的研究1.用示波器分别观察R、L、C元件在正弦电源下响应的电压、电流波形。
2.用示波器分别观察R、L、C元件伏安关系曲线。
3. 用示波器分别观察RLC元件串联的在正弦电压情况下感性、容性和电阻性响应的电压、电流波形。
（三）实验要求1.自拟实验线路，并画出具体实验线路。
2.自拟记录表格记录有关实验数据。
3.记录示波器，观察电压，电流波形。
R-L-C串联电路的稳态特性
R 、L 、C 串联电路的稳态特性本实验着重研究RC 和RL 串联电路中的幅-频特性（电压值随频率变化的规律），以及输入信号的相-频特性（相位差随信号频率的变化规律）以及RLC 串联电路的相频特性。
这些特性称为RLC 电路的稳态特性。
【实验目的】1、观测RC 、RL 和RLC 串联电路的幅频特性和相频特性；2、学习用双踪示波器测量两个同频率信号的相位差实验方法。
【实验原理】和直流电路一样，交流串、并联电路中电流和电压遵循同样的规律：串联电路中任何时刻通过各元件电流i 是一样的，而电路两端的总电压等于串联电路中各元件分电压之和；并联电路中各元件两端电压相等，而干路总电流等于各个支路电流之和。
但是因为交流电路中各元件上的电学量之间存在相位差，所以用电表测出的有效值所呈现的并非如同直流电路一样的简单关系。
下面采用矢量图解法来研究：1、RC 串联电路的幅频特性和相频特性：如下图所示：在RC 回路中，以电流矢量为参考矢量，因为电容元件的特性所致，电容元件上的电压的比i C U 位相总落后2π，所以有总电压： 2C 2R U U U +=（1） 我们知道，R 、C 元件的阻抗分别为：R Z R = ，C1Z C ω= （2） 上式中ω代表交流正弦信号的频率。
所以电路总阻抗为：22C 1R Z ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ω （3）总电压与矢量电流之间的位相差ψ为：RCU U R C ωψ1arctan -arctan =-= （4） 本次实验将利用所得结果和（1）式及（4）式比较，并计算百分差。
2、RL 串联电路的幅频特性和相频特性：如下图所示：R U R U c C (图a)在RL 回路中，因为电感上的电流不能突变，电感元件上的电压i 比L U 的位相总超前2π， 做出矢量图为图e,总电压： 2L 2R U U U +=（5） 总阻抗：()22L R Z ω+= （6）总电压与矢量电流之间的位相差ψ为：R L U U R L ωψarctan arctan == （7）本次实验将利用所得结果和（5）式及（7）式比较，并计算百分差。
RC、RL、RLC电路动态与正弦稳态特性研究
电路课程研究性实验报告《RC、RL、RLC电路动态与正弦稳态特性研究》院校：电气信息学院专业班级:学生组员：指导老师：胡鹤宇向华日期：2020年6月20日电路课程研究性实验实验报告（一）．实验目的：1学习用示波器观察和分析RC，RL，RLC的电路的响应2 通过电路方波响应波形的观察，判别元件性质3 学会用电压、电流表判别黑匣子元件性质。
4 学习用三表法测量交流电路的参数及其误差分析5 了解RLC元件在正弦电压情况下的电压电流波形6.学习正确选用交流仪器和设备7.掌握功率表、调压器的使用8 综合运用所学知识，自主完成实验，提高科学素养，增加实验动手能力，提高积极思考问题解决问题的能力。
（二）实验容：一、电路动态过程研究1.用示波器判别黑匣子元件性质，方法自选，并确定元件参数值；2.RC电路的方波相响应：在RC电路中，用示波器观察RC电路方波信号响应波形。
图2所示的波形为电路时间常数τ小于周期的情况。
用实验情况估算RC电路时间常数,线路自定。
3.RL方波响应电路及时间常数估算，线路自定。
4.RLC电路方波响应：用示波器观察RLC串联电路的方波响应、i波形5.用EWB仿真软件，观察RLC串联电路的方波响应、i波形。
要求讨论等幅震荡的条件二、R、L、C元件参数的测量1.用电压、电流表判别黑匣子元件性质；2. 用交流电压、电流表及功率表分别测量R、L、C元件交流参数，讨论实验误差引起的原因。
3.用EWB仿真软件分别测量R、L、C元件交流的参数，方法自定，试验线路自拟。
三、正弦电源下电路稳态特性的研究1.用示波器分别观察R、L、C元件在正弦电源下响应的电压、电流波形。
2.用示波器分别观察R、L、C元件伏安关系曲线。
3. 用示波器分别观察RLC元件串联的在正弦电压情况下感性、容性和电阻性响应的电压、电流波形。
. .（三）实验要求1.自拟实验线路，并画出具体实验线路。
2.自拟记录表格记录有关实验数据。
3.记录示波器，观察电压，电流波形。
RCL串联电路的稳态特性
RCL串联电路的稳态特性实验目的1. 继续学习使用双踪示波器。
2.掌握测量两个同频率电信号的相位差。
3.观测RLC串联电路的幅频特性和相频特性。
实验原理1.RC串联电路图一图一中，电路的总阻抗电流电源电压与电阻和电容上的电压的关系为图二图二，和I（或）之间的相位差和之间的相位差当时，当时，2.RL串联电路图三图三中，电路的总阻抗电流电源电压与电阻和电感上的电压的关系为图四图四，和I（或）之间的相位差和之间的相位差当时，当时，3.RLC串联电路图五图五中，电路的总阻抗电流电源电压与电阻、电容和电感上的电压的关系为图六图六电源电压和电流之间的相位差由上式，电路的谐振频率为。
当时，，电压的相位落后于电流，电路呈容性。
当时，，电压的相位落后于电流，电流呈感性。
4.相位差的测量用双踪示波器测量相位差时，先测出一个信号周期对应的水平距离L,再测出两个信号同相位点的水平距离，则实验内容(一) 观察测量RC串联电路的幅频特性和相频特性1.RC串联电路的幅频特性(1)电路连接如下图所示。
安排电路时注意U，U R的公共接点与信号源、示波器的接地端连接在一起。
电源由低频信号发生器供给。
取U=1V，R用电阻箱取R=500Ω，C用电容箱取C=0.5μf 。
交流电压用真空管毫伏表测量。
(2)测量频率f由50—5000Hz取5 个不同数值，分别测出U R、U c的数值，应注意每次改变频率后，需重新调整信号源的输出电压，使U保持为1V，分析U R、U c随频率变化规律。
2.RC串联电路的相频特性(1)将U、U R分别接到双踪示波器的两个垂直输入端Y B、Y A，扫描方式采用断续扫描。
调节示波器，使U、U R波形稳定，测出相位差φ。
(2)R、C、f取值同前。
改变信号源频率，观测φ的变化，取5个不同的f值，测出相应的相位差φ，并与理论值比较。
(二)观察测量RL串联电路的幅频特性和相频特性1.RL串联电路的幅频特性(1)实验电路如下图所示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
127 实验22 RC 、RL 串联电路的稳态特性
一．目的要求
1.了解RC 及RL 串联电路的稳态特性。
2.观察RC 低通电路的滤波作用。
3.学习使用相位计测量相位差。
二．引言
在电工电路特别是在电子电路中，时常用RC 或RL 串联的分压电路来传输交流电压信号。
如果给该串联的电路加上正弦交流电压，则经历一段暂态过程，电路中的电流和每个元件上的电压便稳定下来，称为稳定状态。
在稳定状态下，以总电压为输入电压，以一个元件上的电压为输出电压，则输出电压与输入电压之比称为该电路的传输系数，它是复数。
当输入电压频率改变时，传输系数的模和幅角也将随着改变。
本实验将研究这种变化规律——电路的幅频特性和相频特性。
三．原理
1.RC 电路：高通与低通
见图1：若输出电压U1是从电阻R 上取的，称该电路为高通电路。
若输出电压U2是从电容上取的，该电路为低通电路。
信号
发生器
图1
2.RC 全通电路
如右图2所示，当满足R 1C 1=R 2C 2 （3.1）条件时，
可以证明传输系数的模和幅角分别如下所示： 212R R R )2(+=U K (3.2) 0=ϕ (3.3)
它们均与频率无关，故该电路为全通电路，
亦称脉冲分压电路。
3.RL 串联电路：RL 串联电路用得较少，这里不再讨论。
四．仪器用具
标准电阻（1K Ω），标准电容（0.1μF ），标准电感（0.1H ），双踪示波器，信号发生器，相位计。
五．实验内容
1.研究RC 高通、低通电路的传输特性
将图1电压U1、U2分别送至示波器1，2通道。
信号发生器输出电压调为3伏左右。
调出U1、U2波形。
在信号发生器的输出为159.2Hz 、1592Hz 和15.92KHz 等频率下，分别测出荧光屏上U1和U2R 波形高度，再分别算出传输系数K 值。
在上述每一个频率上，用相位计测出输出电压与输入电压之间的幅角ϕ。
信号发生器
3.研究全通电路的传输特性
参照图2，方法同上，将图22.5中u、u2分别送到示波器Y1、Y2输入端。
对应于信号源频率159.2Hz、1592Hz 和15.92KHz，分别测出传输系数K。
用相位计测出每一个频率下的幅角ϕ（图中C1=C2=0.1μF，R1=R2=1KΩ）。
六．考查题
1.RC电路中，两元件数值之积RC具有时间的量纲，故称RC值为该电路的时间常数。
当R=1KΩ、C=0.1μF
ω和f0分别是时，时间常数是多少秒？在RL电路中，R=1KΩ，L=0.1H，时间常数L/R是多少秒？它们对应的
多少？
2.要测RC串联电路总电压u和电流i间的相位差ϕ，图1所示电路应如何与示波器连接？前述哪个实验内容测了这个ϕ值？
七．思考题
ω（或在f0）处，测得的传输系数K及其幅角ϕ为什么与理论值有一定偏差？
1.RL低通电路，在
2.试证图2中满足R1C1=R2C2时，传输系数K与频率无关。
3.试设计一电路及相应的测量方法来测C X（电容C X的损耗电阻可忽略，电容C X数值0.1μF左右，其他元件自选）。
128。