实验七相量法的测量一、实验目的1. 熟悉正弦稳态分析中的相量的基本概念2. 正确使用双踪示波器测量正弦信号的峰一峰值Up-p，频率f(T)和相位差亿观察李沙育图形；学会使用晶体管毫伏表测量正弦信号有效值3. 用RC、RL设计输出滞后(超前)输入的简单电路，并作实际测量二、实验原理1. 正弦交流电作用于任一线性定常电路，产生的响应仍是同频率的正弦量，因此，正弦量可以用相量来表示设一正弦电流：「-|i(t)„2ICOS(®t+,)„R2Iej，i+购」ieR21e；®tI…I„Iej,Ie2. 用相量表示了正弦量，正弦交流稳态响应的计算可方便地运用相量进行复数运算，在直流电路中的基本定律、定理和计算方法完全适用于相量计算3. 输出电压滞后输入电压的RC电路，如图7—1所示图7—1(RC滞后电路)图7—2(RC超前电路)输出电压U01j®C1j6C网络函数为:UH(j®)„0„Ui11+(bRC)2Z-tg-1(nRC)=H(j®)Z,(①)U式中，H(j®)'oUi1+(①RC)2，称为幅频特性，显然是低通®)=-tgt(®rc)，称为相频特性，显然是输出滞后输入tgt(®rc)4. 输出超前输入电压的RC电路如图7—2所示。
输出电压为：R1jScj®CR口j®CR+1i网络函数为：UH(j®)，0，Ui®RC兀1+(®RC…212t§6rc)=|H(j®)|z申(®)i/、，U®RC式中，H(j®)Ao，，称为幅频特性，显然是高通U1+(®RC)2I兀兀申(®)=——tg-1(®RC)，称为相频特性，显然输出超前输入——tg-1(®RC)三、实验步骤和内容1. 用示波器测量信号源带载输出U=5V,f=1KHz的正弦波p-p2. 取上述正弦波作Ui，对图7—1要求R=159.2Q,C=1uF时，观察RC滞后网络的输出电压和输入电压的波形和相位关系，画出滞后网络的波形图(定量)，读出相位差角，并画出李沙育图形;用晶体管毫伏表测量输入输出的有效值3. 改变图7——1中R的参数，使R=318.4Q，其它参数不变，观察输出电压和输入电压幅值和相位变化定量画出两者的波形图，读出相位差角，并画出李沙育图形;用晶体管毫伏表测量输入输出的有效值4. 对图7一一1改变电源的频率使f=500Hz时,其它参数保持2中不变重复以上观察和作图;用晶体管伏表测量输入输出的有效值5. 用RC超前网络(图7—2)重复以上2、3、4实验★6.设计RL超前和滞后网络重复以上实验。
选做)四、思考题1. 理论证明公式＜，sin-iB成立A2. 当电源的频率改变时，对阻抗有何影响，对相位差有何影响？3. 据你所知，测量频率、振幅和相位差有哪些方法4. 两个不同频率的正弦量，能否测量其相位差？为什么？五、报告要求六、实验设备1. DF1641D型或EE1641D型函数发生器1台2. 双踪示波器1台3. 晶体管毫幅表DF2173B1台4. 可变电容箱1个5. 可变电阻箱1个6. 可变电感箱1个附录：测量相位差角的两种方法1.时域法根据两个同频率的正弦信号，比较相位差注意：触发信号只能用CH1或CH2，不能用交替触发）0，罕€3600哪个超前或哪个滞后,要自己判断2.李沙育图形法0，sin-1:A1.输出电压U0的相量理论计算，并与实验测量数据进行比较，计算出振幅和相位的相对误差并分析误差原因2.回答思考题。