电路实验：实验七R.L.C元件阻抗频率特性

实验七项目名称：R.L.C元件阻抗频率特性

一、实验目的

1、验证R.L.C元件的频率特性.

2、熟悉低频信号发生器/函数信号发生器等常用电子仪器的使用方法.

二、实验原理

正弦交流电可用三角函数表示，由最大值，频率f和初相三要素来决定。在正弦稳态电路的分析中，由于电路中各处电压、电流都是同频率的交流电，所以电流、电压可用相量表示。

在频率较低的情况下，电阻元件通常略去其电感及分布电容而看成是纯电阻。此时端电压与电流可用复数欧姆定律来描述：ù=Rì

式中R为线性电阻元件，U与I之间无相角差。电阻中吸收的功率为：

P=UI=RI2

因为略去附加电感和分布电容，所以电阻元件的电阻值与频率无关。R-f关系如图8-1。 电容元件在低频也可略去其附加电感及电容极板间介质的功率损耗,因而可认为具有电容C。在正弦电压作用下流过电容的电流与电压之间也可用复数欧姆定律来表示：ù=XCì

式中XC是电容的容抗，其值为： XC=1/jωc 所以有ù=(1/jωc)*ì=（ì/ωc）∠-900，电压U滞后于电流I的相角为900，电容中所吸收的平均功率为零。

电容的容抗与频率的关系XC-f曲线如图8-1

电感元件因其导线绕成，导线有电阻，在低频时如略去其分布电容则它仅由电阻RL与L组成。

在正弦电流的情况下其复阻抗为:

Z＝RL+jωL=√ R2+(ωL) 2 ∠Φ=z∠Φ

其中RL为线圈导线电阻.阻抗角φ可由RL及L参数来决定: φ=tg-1ωL/R 电感线圈上电压与流过的电流间关系为：

ù= (RL+jωL) ì= z∠Φì 0

电压超前电流90,电感线圈所吸收的平均功率为：

P= UIcosφ= RI2

XL与频率的关系如图8-1.

图8-1 R-f、XC-f、XL-f曲线

三、实验设备

序号 名称 1 函数信号发生器 2 数字万用表 3 电阻R1 4 电阻R2 6 电感线圈 7 电容

DGJ－3型 DDH-1 1 KΩ 200Ω L=10mH C=0.47μf 数量 1 1 1 1 1 1 备注 自备 电阻箱 电阻箱 DGJ-05 DGJ-05

四、实验内容

取r = 200Ω、R= 1KΩ、L=10mH、C = 0.47μf，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。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 UR 、Ur ，UL、Ur ，UC、Ur。并通过计算得到各频率点时R 、XL 、XC 的值，记录下表中。

频率f (Hz) UR(V) Ur(V) R IR=Ur/r (mA)

图8-1 R.L.C元件阻抗频率特性测量实验线路 200 400 600 800 1000 2000 1000 1000 2000 2000 3000 3000 4000 4000 5000 5000 6000 6000 3000 7000 7000 R= UR /IR(KΩ) 频率f (Hz) UL(V) Ur(V) L IL=Ur/r (mA) XL=UL/IL(KΩ) 频率f (Hz) UC(V) Ur(V) C IC=Ur/r (mA) XC=UC/IC(KΩ)

五、注意事项

测量时互感器线圈电流不能超过额定值。

六、实验总结及数据分析（留一面）

（1）根据上述实验测量数据，在坐标纸上分别绘制出R、L、C元件阻抗特性曲线。 （2）并总结和归纳R、L、C元件阻抗特性如下：

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