R、C、L原件阻抗特性的测定.docx

中山大学电工原理及其应用实验报告
SUN YAT-SEN UNIVERSITY
院（系）：移动信息工程 学 号：xxx 审批
专 业： 软件工程 实验人：xxx

实验题目：实验八：R、C、L原件阻抗特性的测定

一、实验目的
1. 验证电阻、感抗、容抗与频率的关系，测定R～f、XL～f及Xc～ f特性曲线。
2. 加深理解R、L、C元件端电压与电流间的相位关系。
二、预习思考题
1.图中各元件流过的电流如何求得?
答：通过利用双踪示波器得到电阻电压，除以其电阻即可得到电流。
2.怎样用双踪示波器观察 r、L 串联 r、C 串联电路阻抗角的频率特性曲线,从中可得出什么结论?
答：调节旋钮使图像处于合适位置，通过读出格数，计算得到阻抗角的频率特性曲线。
三、原理说明
1. 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，XL～f，Xc～f曲线如图8-1所示。
图 8-2
f
R
XL
Z
图 1 1-1
图8-1

2、单一参数R、L、C阻抗频率特性的测量电路如图8-2所示。
图中R、L、C为被测元件，r为电流取样电阻。改变信号源频率，测量R、L、C元件两端电压UR、UL、UC，流过被测元件的电流则可由r两端电压除以r得到。
3、元件的阻抗角（即相位差φ）随输入信号的频率变化而改变，将各个不同频
率下的相位差画在以频率f为横坐标、阻抗角φ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。
用双中示波器测量阻抗角（相位差）的方法。
将欲测量相位差的两个信号分别接到双中示波器YA和YB两个输入端。调节示波器有关旋钮，使示波器屏幕上出现两条大小适中、稳定的波形，如图11-3所示，荧光屏上数的水平方向一个周期占n格，相位差占m格，实际的相位差φ（阻抗角）为
φ
图 8-3
φ＝m×

四、实验设备
序号
名 称
型号与规格
数量
备 注
1
函数信号发生器

1

3
双踪示波器

1

4
模拟数字电路箱

1

五．实验内容
1. 测量单一参数R、L、C元件的阻抗频率特性
取R=1KΩ,L=10Mh,C=0.33μF,r=240Ω。通过电缆线将低频信号发生器输出的正弦信号接至如图电路，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U＝3V，并保持不变。
使信号源的输出频率从200Hz逐渐增至5KHz（用频率计测量）， 并使开关S分别接通R、L、C三个元件，用交流毫伏表测量Ur，并计算各频率点时的IR、IL和IC ( 即
Ur / r ) 以及R=U/IR、XL=U/IU及XC=U/IC之值，记入表中。
2.用双踪示波器观察rl串联和rc串联电路在不同频率下阻抗角的变化概况。
1.1实验电路图

1.2实验波形
r两端

11

200hz 1000hz

2500hz 3500hz

5000hz
频率 f(HZ)
200
1000
2500
3500
5000

C
UC(V)
2.67
1.7
0.88
0.68
0.69
Ur(V)
0.33
1.3
2.12
2.32
2.32
IC=Ur/r(mA)
1.375
5.42
8.83
9.67
9.67
XC=UC/IC(KΩ)
1.94
0.31
0.1
0.07
0.07

C阻抗频率特性曲线
频率（hz）
200
1000
2500
3500
5000
N（格）
5
5
4
3.4
2
M（格）
1
0.8
0.5
0.4
0.1
Φ（度）
72
57.6
45
42
18

C两端

200hz 1000hz

2500hz 3500hz

5000hz

频率 f(HZ)
200
1000
2500
3500
5000

C
UC(V)
2.82
2.68
1.69
1.36
0.92
Ur(V)
0.18
0.32
1.31
1.64
2.08
IC=Ur/r(mA)
0.75
1.3
5.5
6.8
8.7
XC=UC/IC(KΩ)
3.76
2.01
0.3
0.2
0.1

2.1实验电路图

2.2实验波形
l两端

200hz 1000hz

2500hz 35000hz

5000hz

频率 f(HZ)
200
1000
2500
3500
5000

l
UL(V)
0.68
1.8
2.56
2.84
2.84
Ur(V)
2.32
1.2
0.44
0.16
0.16
IL=Ur/r(mA)
9.67
5
1.83
0.67
0.67
XL=UL/IL(KΩ)
0.07
0.36
1.39
4.26
4.26

r两端

200hz 1000hz

2500hz 35000hz

5000hz

频率 f(HZ)
200
1000
2500
3500
5000

L

UL(V)
0.4
1.32
1.56
1.88
2.06
Ur(V)
2.60
1.68
1.44
1.12
0.94
IL=Ur/r(mA)
10.8
7
6
4.67
3.9
XL=UL/IL(KΩ)
0.03
0.19
0.26
0.4
0.52

频率（hz）
200
1000
2500
3500
5000
N（格）
5
5
2
2.8
4
M（格）
0.2
0.6
0.4
0.5
0.8
Φ（度）
14.4
43.2
72
64.3
72

3.3实验电路图

3.3实验波形
R两端

200hz 1000hz

2500hz 35000hz

5000hz

频率 f(HZ)
200
1000
2500
3500
5000

R

UR(V)
2.48
2.48
2.48
2.48
2.48
Ur(V)
0.52
0.52
0.52
0.52
0.52
IR=Ur/r(mA)
2.17
2.17
2.17
2.17
2.17
XR=UR/IR(KΩ)
1.14
1.14
1.14
1.14
1.14

r两端

200hz 1000hz

2500hz 35000hz

5000hz

频率 f(HZ)
200
1000
2500
3500
5000

R

UR(V)
2.28
2.44
2.36
2.32
2.32
Ur(V)
0.72
0.56
0.64
0.68
0.68
IR=Ur/r(mA)
3
2.3
2.67
2.83
2.83
XR=UR/IR(KΩ)
0.76
0.94
0.89
0.82
0.82

六、实验结论
1、从图1-1可以看出电容的容抗与信号源频率成反比。
2、从图2-1可以看出电感元件的感抗与信号源频率近似成正比。
3、从图3可以看出电阻元件的阻值与信号源频率无关，其阻抗频率特性是近似为一条直线。
4、从图1-2可以看出rC串联电路中，随着信号源频率的增大，阻抗角减小
5、从图2-2可以看出rL串联电路中，随着信号源频率的增大，阻抗角增大
七、实验心得及其他
1.通过示波器不仅可以通过手动追踪坐标读出电压值，也可以通过直接调出信息直接读出。
2.这次实验比上次实验使用示波器及函数信号发生器更加熟练，让我懂得了熟能生巧的道理。
3.在实验过程中，在函数信号发生器里设定有效值为3V，但是在示波器中电压一般都会大于3v，老师告诉我们因为内阻等原因，只有示波器是不会骗人的，这次的经历，我一定会牢记，避免今后的误差发生。
4.示波器的功能很多，还要继续探索下去。