实验六简单正弦交流电路的研究.doc

电工电子实验教学中心学生实验报告 学年第 一学期实验课程 电路分析实验 实验室 电子技术实验室二实验地点 东区一教518 学 号 姓 名 实验项目简单正弦交流电路的研究实验时间 月 日 星期 ， 节实验台号报告成绩一、实验目的1.研究在正弦交流电路中，电压与电流的大小关系、相位关系;2.分析阻抗随频率变化的规律;3.学会用三压法测量及计算相位角;4.掌握用取样电阻的方法测量交流电流。二、实验仪器1、电路分析实验箱2、数字万用表3、交流毫伏表 4、双踪示波器5、信号发生器三、实验原理1. 电阻元件电阻两端的电压与通过它的电流都服从欧姆定律，在电压电流关联参考方向下式中是一个常数，称为线性非时变电阻，其大小与、的大小及方向无关，具有双向性，其伏安特性是一条通过原点的直线。在正弦电路中，电阻元件的伏安关系可表示为：。式中为常数，与频率无关，只要测量出电阻端电压和其中的电流便可计算出电阻的阻值。电阻元件的一个重要特征是电流与电压同相位。2. 电感元件电感元件是实际电感器的理想化模型，具有储存磁场能量的功能，是磁链与电流相约束的二端元件，即：式中表示电感，对于线性非时变电感，是一个常数，电感电压在关联参考方向下为：在正弦电路中：式中称为感抗，其值可由电感电压、电流有效值之比求得。即。当常数时，与频率成正比，越大，越大，越小，越小，电感元件具有低通高阻的性质。若为已知，则电感元件的电感为：理想电感的特征是电流滞后于电压。3. 电容元件：电容元件是实际电容器的理想化模型，具有储存电场能量的功能，是电荷与电压相约束的元件。即：式中表示电容，对于线性非时变电容，是一个常数。电容电流在关联参考方向下为： 在正弦电路中或式中，称为容抗。其值为，可由实验测出。当=常数时，与成反比，越大，越小，电容元件具有高通低阻和隔断直流的作用。当为已知时，电容元件的电容为：电容元件的特点是电流的相位超前于电压。4、三压法测阻抗角任意阻抗Z1和Z2串联如图5-1（a）所示，相量图如图5-1（b）所示。利用余弦定理可以得知 通过测量串联元件上的电压及总电压（共三个电压），可以计算出串联电路的阻抗角，称为三压法测阻抗角。图5-1 三压法测阻抗角四、预习要求1、复习理论课相关内容：正弦交流电路中，常用二端元件及串联二端网络的伏安特性；熟练掌握阻抗三角形、电压三角形；应用相量图分析各物理量之间的关系；熟记有关计算公式。2、计算图5-3、图5-4电路中各理论值，用铅笔填在相应表格里。五、实验内容1、阻抗串联电路（1）RC串联电路按图5-3（a）连接电路，C=0.2F，R=1k；外加正弦信号，Us=1V。分别测量在频率f=0.5KHz，0.8KHz和1.4KHz时，R、C上的电压，填入表格5-2中。 图5-3 阻抗串联电路注：每次改变频率，都要重新测定Us=1v。“先调频，后调幅”（2）RL串联电路按图5-3（b）连接电路图，L=200mH，R=1k；外加正弦信号，Us=1V。测量在频率f=0.5KHz，0.8KHz和1.4KHz时，R、L上的电压，填入表格5-2中。2、R.L.C并联电路按图5-4连接电路。C=0.2F，L=200mH，R=1K，R0=10 (取样电阻)信号源：f=800Hz，Us=1V。 测量各种连接方式下的电流。图5-4 R.L.C并联电路取样电阻法：不直接测支路中的电流I，而是通过测量取样电阻Ro上的电压UR0，计算出电流I= UR0 /R0, 将数据填写在表5-3中。注意：改变元件参数时需重新调整US=IV。六、数据记录及处理表5-2 阻抗串联测量数据表5-3 R.L.C并联电路测量数据IRLCIRLILCIRCIRICILI(mA)七、思考题1、画出RC 串联、RC并联， RL 串联、RL并联以及LC并联的相量图。(共5个)2、在RLC根据测量数据及相量图说明：当XL=XC=R 时 流过 R、L 、C 元件的电流是否相同？ 只是R 、L 并联时，其电流大小是否小于R 、 L 、C 并联时的电流？ LC并联时的电流一定大于只接 C时的电流吗？3、通过相量图说明，当频率升高时，阻抗|Z |的变化趋势，cos 的变化趋势。八、实验体会