实验六 R、L、C 元件阻抗特性的测定

实验六 R 、L 、C 元件阻抗特性的测定

一、实验目的

1、熟悉交流阻抗的测量方法，验证电阻、感抗、容抗与频率之间的关系，测定R~f 、X L ~f 及X C ~f 特性曲线及电路元件参数对响应的影响。

2、加深理解R 、L 、C 元件端电压与电流的相位关系，学会测量阻抗角的方法。

二、实验原理说明

在正弦交变信号作用下，R 、L 、C 电路元件在电路中的抗流作用与信号的频率有关，它们的阻抗频率特性R ～f ，X L ～f ，Xc ～f 曲线如图6-1所示。

图6-1 R 、L 、C 阻抗频率特性 图6-2 实验原理图

元件阻抗频率特性的测量电路如图6-2所示，图中的r 是提供测量回路电流的标准电阻，流过被测元件的电流可由r 两端的电压除以r 阻值所得。若用双踪示波器同时观察与被测元件两端的电压，就会展现出被测元件两端的电压的波形以及与流过该元件电流同相位的电压波形，从而测出电压与电流的幅值以及它们之间的相位差。

将R 、L 、C 元件串联或并联，亦可用同样的方法测得串联或并联后的阻抗模与频率

之间的关系

～

，称为阻抗的幅频特性。 元件的阻抗角随输入信号的频率变化而改变，阻抗角与频率

之间的关系～

，称为阻抗的相频特性。用双踪示波器测量阻抗角

的方法如图6-3所示，示波器荧光屏上，波形的一个周期占n 格，相位差占m 格，则阻抗角为：

图6-3 阻抗角的测量

三、实验设备

四、实验内容

1. R 、L 、C 元件阻抗频率特性的测定

按图6-2搭建RLC 串联实验电路，将信号发生器的正弦波输出作为激励

，使其电压

幅值为4V ，并在改变频率时保持不变。把信号发生器的输出频率从1KHz 逐渐增至20KHz （用频率计测量），并使开关S 依次接通R 、L 、C 三个元件，用万用表分别测量R 、L 、C 元件上的电压及电流。并通过计算得到各频率点的R 、L X 与C X 的值，记入表6-1中。

2. R 、L 、C 元件阻抗角的测定

在图6-2所示电路中，信号源的频率f=10KHz ，用双踪示波器观察R 、L 、C 元件的阻抗角，在示波器上读出m 、n 值，记入表6-2中，并计算阻抗角φ值。

表6-2 R、L、C元件的阻抗角

3. RLC串联电路阻抗相频特性的测定。

按图6-4连接RLC串联仿真电路，正弦信号发生器的幅值为4V，频率从0.5KHz逐渐增至20KHz，在示波器上观察电压和电流波形，读出m、n值，将数据记入表6-3中，并计算电压和电流的相位差，即RLC串联电路的阻抗角。

表6-3 RLC串联电路的阻抗相频特性

五、实验注意事项

1. 交流毫伏表属于高阻抗电表，测量前必须先调零。

2. 测阻抗角φ时，示波器的“V/div”和“t/div”的微调旋钮应旋置“校准位置”。

六、思考题

测量R、L、C各个元件的阻抗角时，为什么要与它们串联一个小电阻？它对实验中测得的数据有何影响？可否用一个小电感或大电容代替？为什么？

七、实验报告要求

1. 根据实验数据，在坐标纸上绘制R、L、C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RLC串联电路的阻抗相频特性曲线，并总结、归纳出结论。