实验7.8.9.RLC特性阻抗测试

实训项目七 R 、L 、C 元件阻抗特性的测定

一、实验目的

1．验证电阻、感抗、容抗与频率的关系，测定R ~f 、L X ~f 、C X ~f 特性曲线。 2．加深理解R 、L 、C 元件端电压与电流间的相位关系。

二、原理说明

1．在正弦交变信号作用下，电阻元件两端电压与流过的电流有关系式

在信号源频率f 较低情况下，略去附加电感及分布电容的影响，电阻元件的阻值与信号源频率无关，其阻抗频率特性R ~f 如图3-20。

如果不计线圈本身的电阻1R ，又在低频时略去电容的影响，可将电感元件视为纯电感，有关系式，

I jX U L 感抗 fL X L 2

感抗随信号源频率而变，阻抗频率特性L X ~f 如图3-20所示。 在低频时略去附加电感的影响，将电容元件视为纯电容，有关系式，

I jX U C 容抗 fC

X C 21

容抗随信号源频率而变，阻抗频率特性C X ~f 如图3-20。

图3-20 阻抗特性测试电路

2．单一参数R 、L 、C 阻抗率特性的测试电路如图3-20所示。

图中R 、L 、C 为被测元件，r 为电流取样电阻。改变信号源频率，测量R 、L 、C 元件两端电压R U 、L U 、C U 流过被测元件的电流则可由r 两端电压除以r 得到。

元件的阻抗角（即相位差 ）随输入信号的频率变化而改变，同样可用实验方法测得阻抗角频率特性曲线 ~f 。

3．用双踪示波器测量阻抗角（相位差）的方法。

将欲测量相位差的两个信号分别接到双踪示波器A Y 和B Y 两个端。调节示波器有关旋钮，使示波器屏幕上出现两条大小适中、稳定的波形，如下图3-21所示，荧光屏上数得水

平方向一个周期占n 格，相位差占m 格，则实际的相位差 （阻抗角）为n

m

360 。

图3-21 相位差测定波形图

三、实验设备

四、实验内容

1．测量单一参数R 、L 、C 元件的阻抗频率特性。

实验线路如图3-20所示，取mH L K R 10,1 ， 200,1r F C 。通过电缆线将函数信号发生器输出的正弦信号接至电路输入端，作为激励源U ，并用交流毫伏表测量，使激励电压的有效值为U =3V ，并在整个实验过程中保持不变。 改变信号源的输出频率从200Hz （用频率计测量），并使开关S 分别接通R 、L 、C 三个元件，用交流毫伏表分别测量R U 、r U ；L U 、r U ；C U 、r U ，并通过计算得到各频率点时的R 、L X 、C X 之值，记录表中。

五、实验注意事项

交流毫伏表属于高阻抗电表，测量前必须先调零。

六、预习思考题

1．图中各元件流过的电流如何求得？

2．怎样用双踪示波器观察r、L串联r、C串联电路阻抗角的频率特性曲线，从中可得出什么结论？

七、实验报告

1．根据实验数据，在方格纸上绘制三个元件的阻抗频率特性曲线，从中可得出什么结论？

2．根据实验数据，在方格纸上绘制r、L串联和r、C串联电路的阻抗角频率特性曲线，并总结、归纳出结论。

实训项目八日光灯线路的安装与测量

一、实验目的

掌握日光灯线路的接线。

二、原理说明

日光灯线路如图3-25所示，图中A是日光灯管，L是镇流器，S是启辉器，C补偿电

cos值）

容器，用以改善电路的功率因数（

图3-25 日光灯线路图

三、实验设备

四、实验内容

日光灯线路接线与测量。

TB

图3-26 日光灯线路接线与测量实验电路按图3-26组成实验线路，经指导教师检查后，接通市电220V电源，调节自耦调压器的输出，使其输出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。然后将

五、实验注意事项

1．本实验用交流市电220V，务必注意用电人身安全。

2．在接通电源前，应先将自耦调压器手柄置在零位上。

3．功率表要正确接入电路，读数时要注意量程和实际读数的折算关系。

4．如线路接线正确，日光灯不能启辉良好。

六、预习思考题

1．参阅课外资料，了解日光灯的启辉原理。

2．在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮；或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？

七、实验报告

1．完成数据表格中计算，进行必要的误差分析。

2．装接日光灯线路的心得体会及其他。

实训项目九 串联谐振电路实验

一、实验目的

1．验证RLC 串联谐振电路的特点； 2．了解品质因数Q 对谐振曲线的影响。

二、实验原理

在RLC 串联电路中，当外加正弦交流电压的频率可变时，电路中的感抗、容抗和电抗都随着外加电源频率的改变而变化，因而电路中的电流也随着频率的变化而变化。将这些物理量随频率变化的特性绘成曲线，就是它们的频率特性曲线。由于

当C L X X 时的角频率就是串联谐振角频率0 ，这时电路呈谐振状态，

01

C

L ，则谐振角频率和谐振频率分别为： )/(10s rad LC

，)(210Hz LC

f

可见谐振频率取决于电路的参数L 和C 的值。随着频率的变化，电路的性质可发生变化：

当0 时，电路呈容性；当0 时电路呈感性；当0 时电路呈纯阻性。如果维持外加电压为S U ，则谐振时的电流为：

电路的品质因数为：

改变外加电压的频率，就可以作出如图5-9所示的电流谐振

曲线，其表达式为

2

0020

11

Q I I

三、实验原理图

实验原理图如图5-10所示。

四、实验器材

图5-9 电流谐振曲线