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1、R R、L L、C C元件阻抗特性的测定元件阻抗特性的测定元件阻抗特性的测定元件阻抗特性的测定1 1实验目的实验目的实验目的实验目的实验原理实验原理实验原理实验原理实验任务实验任务实验任务实验任务任务分析任务分析任务分析任务分析实验方案设计实验方案设计实验方案设计实验方案设计实验操作实验操作实验操作实验操作实验报告实验报告实验报告实验报告2 21. 1. 验证感抗、容抗与频率的关系，测定验证感抗、容抗与频率的关系，测定X XL Lf f及及XcXc f f特性曲线特性曲线 。 2.2.加深理解加深理解R R、L L、C C元件端电压与电流间的相位关系元件端电压与电流间的相位关系 。实验目的实验
2、目的3 3实验原理实验原理实验原理实验原理 在正弦交变信号作用下，在正弦交变信号作用下，R R、L L、C C电路元件在电路中的抗流作用与信电路元件在电路中的抗流作用与信号的频率有关，它们的阻抗频率特号的频率有关，它们的阻抗频率特性性R Rf f，X XL Lf f，XcXcf f曲线如图曲线如图1 1所所示。示。 图14 4 正弦交流电路中正弦交流电路中R R、L L、C C元件的电压与电流关系元件的电压与电流关系5 5阻抗频率特性测量原理说明阻抗频率特性测量原理说明要测定阻抗频率特性曲线，需测出被测元件的电压与电流。而在实验中，由于实验仪器的频率测量范围所限，往往通过测量电阻电压计算电路电
3、流。6 6实验电路实验电路实验电路实验电路 元件阻抗频率特性的测量电路如图元件阻抗频率特性的测量电路如图2 2所示所示 图27 7实验操作原理实验操作原理实验操作原理实验操作原理 图中的图中的r r是提供测量回路电流用的标准小电阻，当满足是提供测量回路电流用的标准小电阻，当满足r r的阻值远小于被测元件的阻的阻值远小于被测元件的阻抗值时，可以认为抗值时，可以认为ABAB之间的电压就是被测元件之间的电压就是被测元件R R、L L或或C C 两端的电压，而流过被两端的电压，而流过被测元件的电流则可由测元件的电流则可由r r两端的电压除以两端的电压除以r r所得。所得。 由于输入、输出的信号是正弦交
4、流，所以其电压的测量可以用毫伏表或示波器测由于输入、输出的信号是正弦交流，所以其电压的测量可以用毫伏表或示波器测定定测量时应注意保持测量时应注意保持ABAB两端电压不变，以消除信号发生器输出内阻的影响两端电压不变，以消除信号发生器输出内阻的影响 8 8 若不满足若不满足r r的阻值远小于被测元件的阻抗值时，需分别测量的阻值远小于被测元件的阻抗值时，需分别测量r r与被测元件两端的与被测元件两端的电压。电压。实验应如何进行？实验应如何进行？ 对于未知的阻抗元件，亦可用同样的方法测得对于未知的阻抗元件，亦可用同样的方法测得Z Z串与串与Z Z并的阻抗频率特性并的阻抗频率特性Z Zf f，根据电压、
5、电流的相位差可判断根据电压、电流的相位差可判断Z Z串或串或Z Z并是感性还是容性负载。并是感性还是容性负载。9 9 由于电路中存在电阻，且由于电路中存在电阻，且L L、C C的阻抗大小随频率的变化而变化，不同频的阻抗大小随频率的变化而变化，不同频率的作用在电路中会产生不同的阻抗角，在满足被测阻抗远大于电路中的率的作用在电路中会产生不同的阻抗角，在满足被测阻抗远大于电路中的电阻时，可近似看成被测元件的阻抗角。电阻时，可近似看成被测元件的阻抗角。 元件的阻抗角（即电压与电流的相位差元件的阻抗角（即电压与电流的相位差 ）随输入信号的频率变化而改变，）随输入信号的频率变化而改变，将各个不同频率下的相
6、位差画在以频率将各个不同频率下的相位差画在以频率f f为横坐标、阻抗角为横坐标、阻抗角 为纵座标的座为纵座标的座标纸上，并用光滑的曲线连接这些点，即得到阻抗角的频率特性曲线。标纸上，并用光滑的曲线连接这些点，即得到阻抗角的频率特性曲线。 阻抗角的频率特性曲线的测量阻抗角的频率特性曲线的测量1010 用双踪示波器测量阻抗角的方法如下图所示。从荧光屏上数得一个周期占用双踪示波器测量阻抗角的方法如下图所示。从荧光屏上数得一个周期占n n格，相位差占格，相位差占mm格，则实际的相位差格，则实际的相位差 （阻抗角）为（阻抗角）为 m m （度）（度）阻抗角用双踪示波器测量阻抗角用双踪示波器测量1111实
7、验设备实验设备实验设备实验设备函数信号发生器函数信号发生器交流毫伏表交流毫伏表双踪示波器双踪示波器1212测量测量L L、C C元件的阻抗频率特性元件的阻抗频率特性实验内容（实验内容（实验内容（实验内容（1 1）n通过电缆线将函数信号发生器输出的正弦信号接至如图的电路，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U1V，并保持不变。1313使信号源的输出频率从使信号源的输出频率从200Hz200Hz逐渐增至逐渐增至5KHz5KHz， 并使开关并使开关S S分别接通分别接通L L、C C两个两个元件，用交流毫伏表测量元件，用交流毫伏表测量UrUr，并计算各频率点时的，并计算各频率点时的
8、I IL L和和I IC C ( ( 即即U Ur r / r ) / r ) 以及以及X XL L=U=UL L/I /IL L及及X XCC=U=UCC/I /ICC之值。之值。1414阻抗频率特性实验方法阻抗频率特性实验方法方法方法1:1:通过测量正弦波电压有效值来完成通过测量正弦波电压有效值来完成. .1515CH1CH2示波器测量法示波器测量法1616方法方法2:2:通过测量正弦波峰通过测量正弦波峰- -峰电压来完成峰电压来完成CH1CH21717方法方法3:3:利用李沙育图形来测量利用李沙育图形来测量. .CH1CH2按下按下“X-Y”1818交流毫伏表属于高阻抗电表交流毫伏表属于
9、高阻抗电表, ,测量前必须先调零测量前必须先调零测峰峰值或测峰峰值或 时，示波器的时，示波器的“ “V/div”V/div”或或“ “t/div” t/div” 的微调旋钮应旋置的微调旋钮应旋置“ “校准校准位置位置” ”示波器电缆线的接地线要接在一起示波器电缆线的接地线要接在一起操作注意事项操作注意事项操作注意事项操作注意事项 1919测量测量L L、C C元件串联的阻抗角频率特性元件串联的阻抗角频率特性 若用双踪示波器同时观察若用双踪示波器同时观察r r与被测元件两端的电压，与被测元件两端的电压， 亦就展现出被测元件亦就展现出被测元件两端的电压和流过该元件电流的波形，从而可在荧光屏上测出电
10、压与电两端的电压和流过该元件电流的波形，从而可在荧光屏上测出电压与电流的幅值及它们之间的相位差。流的幅值及它们之间的相位差。 实验内容（实验内容（实验内容（实验内容（2 2）2020CH1CH2示波器测量法示波器测量法相频特性测试的实验方法相频特性测试的实验方法212122222323 1 1用双踪示波法测量相位用双踪示波法测量相位 将欲测量的两个信号将欲测量的两个信号A A和和B B分别接到示波器的两个输入通道。分别接到示波器的两个输入通道。 利用荧光屏上的坐标测出信号的一个周期在水平方向上所占的长度利用荧光屏上的坐标测出信号的一个周期在水平方向上所占的长度 。 再测量两波形上对应点之间的水
11、平距离再测量两波形上对应点之间的水平距离x x，则两信号的相位差为，则两信号的相位差为 2424用这种方法测相位差时应该注意，只能用其中一个波形去触发另一路信用这种方法测相位差时应该注意，只能用其中一个波形去触发另一路信号。号。 x1x2xT2525（2 2）测量相位差）测量相位差把比较相位差的两个频率、同幅度的正弦信号分别送入示波器的把比较相位差的两个频率、同幅度的正弦信号分别送入示波器的Y Y通道和通道和X X通通道，使示波器工作在道，使示波器工作在X-YX-Y方式，这时示波器的屏幕上会显示出椭圆波形，方式，这时示波器的屏幕上会显示出椭圆波形，由椭圆上的坐标可求得两信号的相位差为由椭圆上的
12、坐标可求得两信号的相位差为 2626（2 2）测量相位差）测量相位差2727测量测量R R、L L、C C各个元件的阻抗角时，为什么要与它们串联一个小电阻？可否各个元件的阻抗角时，为什么要与它们串联一个小电阻？可否用一个小电感或大电容代替？为什么？用一个小电感或大电容代替？为什么？ 思考题思考题思考题思考题2828实验报告要求实验报告要求实验任务实验任务任务分析及实验原理任务分析及实验原理实验电路及方案设计实验电路及方案设计实验操作过程（步骤）及数据记录实验操作过程（步骤）及数据记录数据处理与分析（作图法数据处理与分析（作图法-特性曲线）特性曲线）实验结果分析及实验总结实验结果分析及实验总结实验仪器记录（名称、型号、编号等）实验仪器记录（名称、型号、编号等）2929
