1、实验 3 正弦交流电路中 RLC 元件的阻抗频率特性实验目的1. 加深理解 R、L、C 元件端电压与电流间的相位关系2. 掌握常用阻抗模和阻抗角的测试方法3. 熟悉低频信号发生器等常用电子仪器的使用方法实验原理 正弦交流可用三角函数表示，即由最大值（U m 或 Im） ，频率 f（或角频率 =2 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。此时其端电压与电流可用复数欧姆定律来描述： IRU式中 R 为线性电阻元件，U 与 I 之间无相角差。电阻中吸收
2、的功率为P=UI=RI2因为略去附加电感和分布电容，所以电阻元件的阻值与频率无关即 Rf 关系如图 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，因而可认为只具有电容 C。在正弦电压作用下流过电容的电流之间也可用复数欧姆定律来表示： IXUC式中 XC 是电容的容抗，其值为 XC= cj1所以有 ，电压 U 滞后电流 I 的相角为 90，电容中所吸收的功率平均90/1cIj为零。电容的容抗与频率的关系 XCf 曲线如图 2。电感元件因其由导线绕成，导线有电阻，在低频时如略去其分布电容则它仅由电阻 RL 与电感 L 组成。0Rf图 10 fxC图 20XLf图 3在正弦电流的情
3、况下其复阻抗为Z=RL+jL= zLR22)(式中 RL 为线圈导线电阻。阻抗角 可由 RL及 L 参数来决定：tg/1电感线圈上电压与流过的电流间关系为IzIjUL)(电压超前电流 90，电感线圈所吸收的平均功率为P=UIcos =I2RXL 与频率的关系如图 3。实验内容测量 Rf 特性： 实验线路如图 4。本线路除测Rf 特性外，尚可验证电压关系及电流关系。 调节低频信号源使 f=1KHz，UAC=5V。 测量并记录电阻上电压。 按下表规定的频率重复测量。实验结果：测量值f(H)VAC VBC VAB VAB+VBC=VAC 吗 ? IR1 IR2 IR3 IR2+IR3=IR1 吗?2
4、004006008001000（2）X Lf 特性实验线路如图 5，X 为被测阻抗， R为限流电阻，调节低频信号源输出电压为 5V，改变频率重复测量电感线圈上电压 UL，电阻上电压 UR 数据列表。 实验结果f（Hz） 50 100 150 200 250 300 350 400 500Uz （V）UR （V）IR=X 测 =X 计算 =2fL（3）X Cf 特性将图 5 中 X 改接为电容，C=1f，R 不变，低频信号源输出电压 U=5V，频率仍按上表所列数值，5V VUUZURRL.RL图 5ABC=1uFL=100mHABC100AVVVUABCR1R2 R3200 300100图 4变频电源5VIR1IR2 IR3ABCAC重复测量 UC，U R数据表格同上。实验结果f（Hz） 50 100 150 200 250 300 350 400 500Uz （V）UR （V）IR=X 测 =X 计算 =2fL注意事项 1. 本实验中变频电源用 DDH-1 型大功率多波形多路输出信号源的正弦波信号源，频率由内符数字频率计显示，输出幅度由 JDV-11 型双显示交流电压表测量。变频电源使用时应防止输出短路。2. 电感器可用互感器原边或副边线圈，其标称电感量为 100mH，实际值可用电感表测量标注，使用时注意电流不超过规定值。
