北京邮电大学电路与电子学基础实验报告.doc

《电路与电子学基础》实验报告 实验名称 班 级 学 号 姓 名 实验3交流电路的性质 实验3.1 串联交流电路的阻抗 一、实验目的 1.测量串联RL电路的阻抗和交流电压与电流之间的相位，并比较测量值与计算值。 2.测量串联RC电路的阻抗和交流电压与电流之间的相位，并比较测量值与计算值。 3.测量串联RLC电路的阻抗和交流电压与电流之间的相位，并比较测量值与计算值。 二、实验器材 双踪示波器 1台 信号发生器 1台 交流电流表 1个 交流电压表 1个 0.1μF电容 1个 100mH电感 1个 1KΩ电阻(例如正弦函数)之间的相位差，可通过测量两个曲线图之间及曲线一个周期T的波形之间的时间差t来确定。因为时间t与周期T之比等于相位差θ(单位：度)与一周相位角的度数（360°）t/T 所以，相位差可用下式计算 θ=t(360°)/T 在图3-1，图3-2和图3-3中交流电路的阻抗Z满足欧姆定律，所以用阻抗两端的交流电压有效值VZ除以交流电流有效值IZ可算出阻抗(单位：Ω) 在图3-1中RL串联电路的阻抗Z为电阻R和感抗XL的向量和。因此阻抗的大小为 阻抗两端的电压VZ与电流IZ之间的相位差可由下式求出 图3-1 RL串联电路的阻抗 在图3-2中RC串联电路的阻抗Z为电阻R和容抗Xc的向量和，所以阻抗的大小为 阻抗两段的电压Vz和电流Iz之间的相位差为 当电压落后于电流时，相位差为负。 图3-2 RC串联电路的阻抗 在图3-3中RLC串联电路的阻抗Z为电阻 R和电感与电容的总电抗X之向量和，总电抗X 等于感抗XL与容抗Xc的向量和。因此感抗与容抗之间有180°的相位差，所以总电抗X为 这样，RLC串联电路的阻抗大小可用下式求出 阻抗两端的电压Vz与电流Iz之间的相位差为 图3-3 RLC串联电路的阻抗 感抗XL和容抗Xc是正弦交流电频率的函数。在RLC串联交流电路中，只有一个信号频率可以使得XL与Xc相等。在这个频率上，总电抗为零(X=XL-Xc=0)，电路阻抗为电阻性，而且达到最小值。 四、实验步骤 1.在电子平台上建立如图3-1所示的实验电路，一起按图设置。单击仿真电源开关，激活电路进行动态分析。因为1KΩ电阻V相当于1mA，所以屏幕上红色曲线图代表RL电路阻抗两端的电压Vz，蓝色曲线图代表电流Iz。在下面的V,I-T坐标上作出电压Vz和电流Iz岁时间T变化的曲线图，记录交流电压表和电流表上交流电压有效值Vz和电流有效值Iz的读书。 2.根据步骤1中的曲线图，计算电压与电流之间的相位差θ。 3.用交流电压有效值Vz和电流有效值Iz计算RL电路的阻抗大小。 V,I 0 T 4.用电感值L和正弦频率f计算电感的阻抗XL。 5.用电阻值R和电感L的感抗XL计算RL电路阻抗Z的大小。 6.根据算得的感抗值XL和电阻值R，计算电流与电压之间的相位差θ。 V,I 0 T 7.在电子工作平台上建立如图3-2所示的实验电路，仪器按图设置。单击仿真电源开关，激活电路进行动态分析。因为1KΩ电阻(在示波器的纵轴上1V相当于1mA)，因此屏幕上红色曲线图代表RC电路阻抗两端的电压Vz，蓝色曲线代表电流Iz，在上面的V,I-T坐标上作出电压Vz和电流Iz随时间T变化的曲线图。记录交流电压表和电流表上的电压有效值Vz和电流有效值Iz的读数。 8.根据步骤7中的曲线图，计算电压与电流之间的相位差。