电路基础实验实验十一_R、L、C元件阻抗特性的测定
RLC元件阻抗特性测定
RLC元件阻抗特性测定RLC元件是电路中常用的三种基本被动元件之一，常见于各种滤波器、谐振器、匹配器等电路中。
为了深入了解RLC元件的特性，电子工程师需要对其进行阻抗特性测定。
本文将展示如何实现RLC元件的阻抗特性测定，包括基础原理、测试方法及其应用场景。
一、基础原理1.阻抗概述电路中的阻抗是指电路中的电流和电压之间的关系，阻抗为复数，包含了阻抗的实部和虚部。
实部表示电路的电阻，虚部表示电路中的反应性元件（电感和电容）。
RLC电路是由电阻（R）、电感（L）和电容（C）组成的电路。
RLC电路在频率不同时具有不同的阻抗特性。
在低频时，电阻起主导作用，阻值大于其它两个元器件的阻抗。
此时可以看作一个纯电阻电路。
在中等频率时，电感和电容的阻抗将相等，阻抗的虚部相消。
此时可以看作一个纯电容电路或纯电感电路。
在高频时，电容起主导作用，阻抗的虚部具有相当大的值，可以看作一个纯电容电路。
3. 相位差电路中电流和电压之间存在相位差。
相位差取决于电路中各元器件的阻抗特性。
当电阻为主导时，相位差为零度；当电感和电容抵消时，相位差为九十度；当电容为主导时，相位差为零度。
二、测试方法RLC元件的阻抗特性测试需要使用阻抗仪。
阻抗仪能够测量输入电压和输出电流的幅值和相位，进而测量出阻抗的实部和虚部，此外，阻抗仪还能够显示阻抗、电感、电容等阻抗特性参数。
1. 测量电感阻抗为了测量电感阻抗，首先需要把电感器与频谱仪或矢量网络分析仪（VNA）或阻抗仪连接。
在测量电感器之前应注意前期的校准操作，确保测试的精度和准确性。
连接后，设置测试频率和测试信号电平。
对于低频测量，建议选择频谱仪，对于高频测量，建议选择阻抗仪或矢量网络分析仪。
要测量电容阻抗，需要连接电容与阻抗仪或矢量网络分析仪。
对于测量大容量电容，可以选择直接连接；对于小型电容器，可以先安装在电路板上，再连接到阻抗仪或矢量网络分析仪上。
设定测试频率和测试信号电平等参数后，可通过仪器显示和读取电容阻抗的值。
R、C、L原件阻抗特性的测定
中山大学电工原理及其应用实验报告S U N Y A T-S E N U N I V E R S I T Y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。
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ZX LRfL CR30r u~ri RASBufi L iCi图1 1-1图8-2图8-1φ＝m ×n 0360四、实验设备五．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=1K Ω,L=10Mh,C=0.33μF,r=240Ω。
RLC 阻抗特性的测量两种实验方法比较
RLC 阻抗特性的测量两种实验方法比较张学文;司佑全【摘要】In this paper ,the impedance characteristics of inductance and capacitance are measured respectively by using the methods of the field measurement and the virtual ground measurement .By analysis and comparison , the authors find that the error between the value of the measured impedance and impedance angle and the value of theoretical calculations is great by use of the method of the field measurement , while the corresponding error is small by use of the method of the virtual ground measurement .%分别采用实地法和虚地法测量电感、电容的阻抗特性，通过分析比较，发现采用实地法测量电感、电容的阻抗特性，所测得的阻抗、阻抗角测量值与理论计算值相比较误差较大；而采用虚地法测量电感、电容的阻抗特性，所测得的阻抗、阻抗角测量值与理论计算值相比较误差较小。
【期刊名称】《湖北师范学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】5页(P83-87)【关键词】阻抗测量;实地测量法;虚地测量法;阻抗特性【作者】张学文;司佑全【作者单位】湖北师范学院文理学院，湖北黄石 435002; 湖北师范学院物理与电子科学学院，湖北黄石 435002;湖北师范学院文理学院，湖北黄石 435002; 湖北师范学院物理与电子科学学院，湖北黄石 435002【正文语种】中文【中图分类】TM934.1RLC元件阻抗特性的测量是电路分析实验必做实验之一[1～2]，按照文[1]- [2]所示实地法测量，发现所得阻抗、阻抗角测量值与理论计算值相比较误差较大[3]。
rlc串联电路的阻抗测定
rlc串联电路的阻抗测定RLC串联电路是由电阻、电感和电容三个元件按照一定的顺序连接而成的电路。
在电子学中，RLC串联电路是一种重要的电路结构，广泛应用于各种电子设备和电路中。
在RLC串联电路中，电阻、电感和电容分别起到了不同的作用。
电阻是电流通过时的阻碍元件，电感是储存能量的元件，电容则是储存电荷的元件。
这三个元件相互串联连接，形成了一个闭合的电路。
在实际应用中，我们经常需要测定RLC串联电路的阻抗。
阻抗是电流通过时对电压的阻碍程度，是一个复数，包括实部和虚部。
测定RLC串联电路的阻抗可以帮助我们了解电路的特性和性能，并进行相应的设计和调试。
测定RLC串联电路的阻抗可以通过计算或实验方法来实现。
计算方法是根据电路的参数和特性，利用数学公式进行计算得出阻抗值。
实验方法则是通过实际测量电路中的电流和电压值，然后根据测量结果计算得出阻抗值。
在进行RLC串联电路阻抗测定时，我们需要注意以下几个步骤：1. 确定电路的参数：首先需要确定电路中的电阻、电感和电容的数值。
这些数值可以通过元件的标识或使用测试仪器进行测量得到。
2. 进行测量：接下来需要使用测试仪器测量电路中的电流和电压值。
可以使用万用表、示波器等测试仪器进行测量。
3. 计算阻抗：根据测量结果，可以利用公式计算得出RLC串联电路的阻抗值。
具体计算方法可以根据电路的特性和参数进行选择。
4. 分析结果：最后需要对测得的阻抗结果进行分析和判断。
可以比较测得的阻抗值与预期值进行对比，判断电路是否正常工作。
除了以上步骤外，还可以通过改变电路中元件的数值或顺序来观察阻抗的变化情况。
这样可以帮助我们更好地理解RLC串联电路的特性和性能。
总之，RLC串联电路的阻抗测定是一个重要的任务，可以帮助我们了解电路的特性和性能。
通过合理选择测量方法和分析结果，可以更好地设计和调试电子设备和电路。
实验六R、L、C元件阻抗特性的测定
实验六R、L、C元件阻抗特性的测定一、实验目的1.验证电阻R、感抗X L、容抗X C与频率的关系，测定R～f、X L～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、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，X L～f，Xc～f曲线如图6-1所示。
其中X L= ωL=2пfL，X C=1/ωC=1/2пfc 。
2.单一参数R、L、C阻抗频率特性的测量电路如图6-2所示。
图6-1 图6-2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U R、U L、U C，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U、i的相位差φ）（1）R与r串联时：阻抗角φ为0（2）L与r串联时：阻抗角φ为arctgωL/r,即arctg2пfL/r（3）C与r串联时，阻抗角φ为arctg(-1/ωCr),即arctg(-1/2пfcr)可见在L与r串联或C与r串联时，元件的阻抗角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。
图6-3用双踪示波器测量阻抗角的方法如图6-3所示。
从示波器上测得一个周期占n秒，输入输出波形时延占m秒，则实际的相位差φ（阻抗角）为φ＝m×3600 / n。
三、实验设备R、L、C元件阻抗特性实验板、交流毫伏表、双踪示波器、函数信号发生器。
四、实验容1．测量R、L、C元件的阻抗频率特性实验电路图如下图所示：(L取为40mH)通过导线将函数信号发生器输出的正弦信号接至上图的电路，作为激励源Ui，并用交流毫伏表测量，使激励电压的有效值为U＝3V，并在实验过程中保持不变。
使信号源的输出频率从200Hz逐渐增至900Hz左右，并用导线将r分别接通R、L、C三个元件，用交流毫伏表分别测量U R、Ur；U L、Ur；Uc、Ur, 并通过计算得到各频率点时的R、X L与Xc之值，记入表1中。
05实验五 RLC元件阻抗特性的测定
UC 1 1 1 C : XC = = = ⇒ XC ∝ I ωC 2πfC f
三、实验设备
序号 1 2 3 4 名称 数控智能函数 信号发生器 晶体管毫伏表 真有效值电压 表 实验线路元件 0~500V R、L、C 规格与型号 数量 1 1 1 1 备注
UL = 2πLIf = Kf即 L ∝ f U
五、注意事项
测量电压时选择真有效值电压表和晶体管毫 伏表均可； 改变数控智能函数信号发生器的输出频率时， 要重新调整输出电压US,使输出电压有效值保 证为3V。
六、实验报告
在坐标纸上绘出U-f特性曲线，通过观察 曲线能得 出什么结论？ 预习下一个实验 日光灯实验（2.11）
四、实验电路及表格
US=3V
f(Hz) UC(C=0.1uf,r=10KΩ) UL(L=30mH,r=200 Ω) U(R=200 Ω，r=51 Ω)
100
200
……
1000
四、实验电路及表格
为什么可以绘制U-f特性曲线？
UL QXL = ωL = 2πfL = I
当r相比XL很大时，即r与u构成一恒流源，此时I为一定值， 所以有：
实验五
R、L、C元件阻抗特性的测定
一、实验目的
验证电阻、感抗、容抗与频率的关系，测定 R~f、XL~f、Xc~f特性曲线； 学习使用数控智能函数信号发生器及真有效 值交流电压表，晶体管毫伏表。
二、实验原理
正弦交流电作用下，R、 L、C电路元件在电路中 的抗流作用与信号的频 率有关，它们的阻抗特 性R~f、XL~f、Xc~f曲线 如图所示： R: U=RI
接下来在实验台上介绍： 1.数控智能函数信号发生器 2.真有效值电压表 3.晶体管毫伏表
元件阻抗特性测定实验报告
元件阻抗特性测定实验报告
本实验旨在测量简单元件的阻抗特性，以便更好地了解它们的作用机理。
实验中，我
们使用的是一堆用作示波器或模拟电路输入输出阻抗示波器的元件。
元件类型包括电阻、
电容、电感、二极管、三极管和晶体管等。
实验测量采用万用表，使用Low-Z端口测量元件的参数值。
在这次实验中，我们测量
了R1到R6共六个电阻、C1到C3、三个电容、L1到L3三个电感以及D1、D2两个二极管、Q1一个三极管和Q2一个晶体管的各项参数。
实验过程中，使用Low-Z端口检测电阻的参数值。
首先，将电阻的两端接到Low-Z端
口的测试口，调整万用表的小旋钮，将值调节至零点；随后，调节Volt端口的大旋钮，
在连接线上就可以测出电阻的值。
接着，我们要测试其他元件的尺寸。
对电容、电感和二极管来说，我们要使用Wh端口，并且要把表内的小旋钮调到低电压，以测试元件的电容量和电感量。
对三极管和晶体
管来说，我们要先使用电流口测出元件集电极漏电流、基极漏电流和放电电流的大小，同时，要测量输出端的阻抗值。
最后，重复测量实验，查看各元件的数值是否一致。
实验结束后，对数据进行处理并绘制出元件特性曲线，并简单地进行个别元件简单特
性介绍，以获得本次实验的结果。
本次实验中，我们发现各个元件的测量结果与理论计算数值相差不大，说明所使用的
仪器等设备工作正常，实验结果可信。
因此，我们可以更好地了解元件的阻抗特性，方便
后续电路设计。
归纳起来，通过本次实验，我们可以测量出简单元件的阻抗特性，更加准确地了解元
件的作用机理，为下一步的电路设计和改进提供参考依据。
实验八 R、L、C元件阻抗特性的测定(仿真)123
实验八R、L、C元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，X L~F与X C~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、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，X L~F，X C~F曲线如图9-1所示。
1．元件阻抗频率特性的测量电路如图9－2所示。
x LRx Cf 0Z图 9-1i AL CRufi R i L i CSr30Ωu rB图9-2图中的r是提供测量回路电流用的标准小电阻，由于r的阻值远小于被测元件的阻抗值，因此可以认为AB之间的电压就是被测元件R或L或C两端的电压，流过被测元件的电流则可由r两端的电压除以r所得。
若用双踪示波器同时观察r与被测元件两端的电压，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压与电流的幅值及它们之间的相位差。
3．将元件R、L、C串联或并联相接，亦可用同样的方法测得Z串与Z并时的阻抗频率特性Z～F，根据电压、电流的相位差可判断Z串与Z并是感性还是容性负载。
4．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。
用双踪示波器测量阻抗角的方法如图9－3所示。
荧光屏上数得一个周期T φ占m 格占n 格ωtt图13-3ui占n 格，相位差占m 格，则实际的相位差φ（阻抗角）为度n360m ︒⨯=φ三、实验设备序号 名 称型号与规格数 量 备 注 1 低频信号发生器1 DG072 交流毫伏表 1 DG073 双踪示波器1 4 实验线路元件 R=1K Ω，C=0.01μ L ≈1H ，r =30Ω1 DG03 5频率计1DG07四、实验内容1．测量R 、L 、C 元件的阻抗频率特性。
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实验十一 R、L、C元件阻抗特性的
测定
实验成员：
班级：
整理人员：
实验十一 R 、L 、C 元件阻抗特性的测定
一、实验目的
1．验证电阻，感抗、容抗与频率的关系，测定R~f ，X L ~f 与X C ~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、原理说明
1．在正弦交变信号作用下，电阻元件R 两端电压与流过的电流有关系式
U ••
=I R
在信号源频率f 较低情况下，略去附加电感及分布电容的影响，电阻元件的阻值信号源频率无关，其阻抗频率特性R~f 如图9-1。
如果不计线圈本身的电阻R L ，又在低频时略去电容的影响，可将电感元件视为电感，有关系式
I jX U
L
L
•
•
=
感抗 fL X
L
π2=
感抗随信号源频率而变，阻抗频率特性X L ~f 如图9-1。
在低频时略去附加电感的影响，将电容元件视为纯电容，有关系式
I jX
U
C
C
•
•
-
= 容抗
fC
X C π21
=
容抗随信号源频率而变，阻抗频率特性X C ~f 如图9-1.
f
图 9-1
C
图9-2
2．单一参数R 、L 、C 阻抗频率特性的测试电路如图9-2所示。
途中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U R 、U L 、U C ，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同样可用实验方法测得阻抗角的频率特性曲线φ~f 。
用双踪示波器测量阻抗角（相位差）的方法。
将欲测量相位差的两个信号分别接到双踪示波器Y A 和Y B 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9-3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，则实际的相位
差φ（阻抗角）为 度n
360m ︒
⨯=φ
图13-3
三、实验设备
四、实验内容
1．测量R 、L 、C 元件的阻抗频率特性。
实验线路如图9-2所示，取R=1K Ω，L=10mH ，C=μF ，r =200Ω。
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，使激励源电压有有效值为U ＝3V ，并在整个试验过程中保持不变。
改变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U R、U r；U L、U r；U C、U r，并通过计算得到各频率点时的R、X L与Xc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各元件阻抗角的变化情况，并作记录。
五、实验注意事项
交流毫伏表属于高阻抗电表，测量前必须先调零。
六、预习思考题
1．图9-2中各元件流过的电流如何求得
答：通过测量电流取样电阻r两端的电压U r，用U r除以电流取样电阻的阻值r得到通过r的电流I。
因为电路是串联电路，电流处处相等，所以I即为通过各元件的电流。
如此便求得了各元件流过的电流。
2．怎样用双踪示波器观察rL串联和rC串联电路阻抗角的频率特性
答：通过观察并记录交流电压与交流电流在示波器荧光屏x轴上相差的格子数m与交流电压一个周期的格子数n，计算360°乘以它们的比值m/n即为该频率下电路的阻抗角。
这是因为电压与电流在x轴上相差的格子数比上电压一个周期的格子数就是电压与电流相位差占整个周期的百分比，再乘以360°即得到阻抗角。
在通过比较不同频率下阻抗角的大小即可观察到阻抗角的频率特性。
七、实验报告
1．根据实验数据，在方格纸上绘制R、L、C三个元件的阻抗频率特性曲线，从中可得出什么结论
如图，其中实线-为R的阻抗频率特性曲线；虚线--为L的阻抗频率特性曲线；点线-·为C的阻抗频率特性曲线。
由图可得，在一定范围内，C元件的容抗随着频率的增加急剧下降，下降速度逐渐减缓，最后趋于平缓；R元件的阻值基本不随频率的增加而变化；L元件的感抗随着频率的增加逐渐增加，增加的速度基本维持不变。
三者的阻抗频率特性曲线基本符合图9-1的阻抗频率特性图，验证了电阻，感抗、容抗与频率的关系。
2．根据实验数据，在方格纸上绘制rL串联、rC串联电路的阻抗角频率特性曲线，并总结、归纳出结论。
由图可得，从rL 串联电路的阻抗角频率特性曲线中可以得到随着频率的增加阻抗角逐渐增加。
这是因为随着频率f 的增加，由fL X L π2=可得L 元件的感抗增加，因而分在L 元件上的电压更多，故由I jX U L
L •
•
=
可得，I 与U 的
相位差会增加且I 滞后于U ，阻抗角增大，并无限靠近90°。
反之，从rC 串联电路的阻抗角频率特性曲线中可以得到随着频率的减小阻抗角从0不断下降。
这是因为随着f 的减小，由fC
X C π21
=可得C 元件的容抗增加，因而分在C 元件上的电压更多，故由I jX U C
C •
•
-
=可得，I 与U 的相位差会增加且电流超前于电
压，阻抗角的绝对值不断增加，从0开始下降并无限靠近-90°。