实验十一 RLC正弦交流电路参数测量
电路基础实验实验十一_R、L、C元件阻抗特性的测定
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 ULL∙∙=感抗fL XLπ2=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 UCC∙∙-=容抗fCXCπ21= 容抗随信号源频率而变，阻抗频率特性X C ~f 如图9-1. 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n360m ︒⨯=φ 三、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 12 交流毫伏表 13 双踪示波器 14 实验电路元件R=1KΩ，C=0.1μFL=10mH，r=200Ω1DGJ-05四、实验内容1．测量R、L、C元件的阻抗频率特性。
RLC正弦交流电路参数测量
RLC正弦交流电路参数测量
RLC正弦交流电路是电路学中重要的一种电路类型，广泛应用于信号处理、通信、控
制等领域。
在实际应用中，经常需要对RLC正弦交流电路的参数进行测量，以保证电路工
作正常。
本文将介绍RLC正弦交流电路的参数测量方法。
1. 电阻测量
电阻是电路中最基本的元件，其电阻值的测量是电路参数测量的第一步。
电阻的测量
方法有多种，常用的是万用表和电桥。
（1）万用表测量电阻
万用表是一种经典的测量电路参数的工具，可用于测量电阻、电压、电流、电容等量
的大小。
测量电阻时，将万用表调至电阻档位，然后将测量两端的导线接到所需测量电阻
的两端，即可读出电阻大小。
需要注意的是，电阻的测量值可能受到测量时的环境因素
（如温度、湿度等）的影响，因此需要进行修正。
电桥是一种基于悬挂定理的测量电路参数的工具，由Wheatstone发明。
其基本原理是利用平衡法，使待测量物体与标准物体的电流瞬时相等，达到平衡状态，从而测出待测量
物体的电阻值。
电桥测量电阻的准确性高，经常用于对电阻值较小的元件进行测量。
电容是电子元器件中使用最广泛的元件之一，其测量方法有多种，主要包括万用表法、交流电桥法、直流电桥法和LCR测试仪法等。
其中，万用表法是最常用的方法。
万用表法测量电容时，需要将万用表调至电容档位，将测量两端的导线接到所需测量
电容的两端，此时读出的值为电容的直流电子基团电容值，需要根据电容器本身所带的电
感进行修正得到电容的实际交流电容值。
（1）正弦电桥法测量电感。
正弦交流电路参数的测量资料
4.1正弦交流电路参数的测量4.1.1实验目的1•熟悉正弦交流电的 三要素，熟悉交流电路中的矢量关系。
2. 熟悉调压器、交流电压表、交流电流表、功率及功率因数表的正确连接及使用。
3. 掌握R 、L 、C 元件不同组合时的交流电路参数的基本测量方法。
4.1.2实验预习要求1. 了解熟悉实验仪表的使用方法。
2. 了解R 、L 、C 元件的基本特性。
3. 熟悉实验所采用的连接电路及测试方法。
4.1.3基本原理1. 正弦交流电的三要素i = sin (£y初相角o :袂宦正弦壘起始位苴 甫频率；决定正弦量变化快慢 幅值兀：袂定正弦重的大小幅假 角频率、初相甬成为正弦重的三要爲2. 电路参数在正弦交流电路的负载中，可以是一个独立的电阻器、 互组合(这里仅采用串联组合方式，如图4.1-2所示)。
电路里元件的阻抗特性为亠丄1 Z =R j(X L —X c ) =R j( L)C当采用交流电压表、电流表和有功功率表对电路测量 时(简称三表法)，可用下列计算公式来表述 Z 与P 、U 、I 相互之间的关系：负载阻抗的模|Z=U/I ;负载回路的等效电阻 R= P/|2 =|Z cos® ；负载回路的等效电抗 X =f|z|2 _R 2 =Z S in 申； 功率因数 cos P ;电压与电流的相位差=arctan _1_ =arcta ；UI RR当：>0时，电压超前电流；当 <0时，电压滞后电流。
图4.1-1正弦交流电电感器或电容器，也可由它们相2. 矢量关系电路中的电压和电流是两个矢量。
在直流电路中它们之间的相差只存在 00和1800两种状态，描述或计算时就采用加上符号（同相为正“+”、反相为）的形式。
在交流电路中它们之间的相差是处于 00至180°之间的任一状态，描述或计算时就采用复数 （模及相角） 的形式。
基尔霍夫定律不仅在直流电路里成立（ £ U =0和瓦1=0 ）,在交流电路里也成立在交流电路里有a U =0和7 ll =0。
正弦稳态时R、L、C电压电流相位关系的测试
对实验结果的理解与讨论
实验结果有助于深入理解r、l、c元件在正弦稳态下的电压电流相位关系，为电路分 析和设计提供了重要的理论依据。
对于实际应用中可能出现的复杂电路，掌握r、l、c元件的相位关系有助于分析电路 的工作状态和性能。
改变函数信号发生器的频 率，重复上述步骤，记录 多组数据。
通过示波器上的测量工具， 测量电压和电流的相位差， 并记录下来。
分析实验数据，得出r、l、 c元件的电压电流相位关 系结论。
04 实验结果与分析
r、l、c元件的电压电流相位关系
电阻（r）的相位关系
电容（c）的相位关系
在正弦稳态下，电阻的电压和电流相 位相同，即同相位。这意味着电压和 电流同时达到峰值，同时为零。
详细描述
电容器是一种电子元件，其特点是电 压在正弦稳态下滞后于电流90度。在 测试中，我们使用电容器来模拟纯电 容负载，以便研究电压和电流之间的 关系。
函数信号发生器
总结词
函数信号发生器用于产生测试所需的交流信号。
详细描述
函数信号发生器是一种电子设备，能够产生各种波形和频率的信号，如正弦波、方波等。在测试中，我们使用函 数信号发生器来提供交流信号源，以便对电阻器、电感器和电容器进行测试。
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实验结果与理论分析的对比也提醒我们，理论与实践之间可能存在的偏差，需要在 实践中不断修正和完善理论。
05 结论与展望
总结实验结果
实验结果表明，电阻（r）元件的电压和电流相位相同，电感（l）元件的电压相位滞 后电流相位90度，电容（c）元件的电压相位超前电流相位90度。
通过实验数据，验证了正弦稳态时r、l、c元件的电压电流相位关系，进一步加深 了对电路理论的理解。
交流电路参数的测量实验报告
交流电路参数的测量实验报告交流电路参数的测量实验报告引言：交流电路是电工学中的重要内容，对于电子工程师来说，了解和测量交流电路的参数是必不可少的技能。
本实验旨在通过测量交流电路中的电压、电流和功率等参数，来探索交流电路的特性和性能。
实验目的：1. 掌握使用示波器和万用表等仪器测量交流电路参数的方法；2. 理解交流电路中电压、电流和功率的关系；3. 分析交流电路中的阻抗、相位差和功率因数等参数。
实验原理：交流电路由交流电源、电阻、电感和电容等元件组成。
在交流电路中，电流和电压的变化是周期性的，并且存在相位差。
交流电路的阻抗是电流和电压的比值，可以用来描述电路对交流电的阻碍程度。
功率因数则是描述电路中有用功率和总功率之间的关系。
实验步骤：1. 连接电路：将交流电源、电阻、电感和电容按照实验电路图连接起来。
2. 测量电压：使用示波器测量电压波形，并记录幅值和频率。
3. 测量电流：使用万用表测量电流值，并记录。
4. 计算阻抗：根据测得的电压和电流值，计算电路的阻抗。
5. 测量功率：根据电压和电流的相位差，计算功率因数和有用功率。
实验结果与分析：通过实验测量得到的数据，可以计算出交流电路的阻抗、相位差和功率因数等参数。
在实验中，我们选取了几个不同的电阻、电感和电容值，进行了多次测量。
以一个具体的实验结果为例，当电路中电阻为10欧姆，电感为0.1亨，电容为0.01法拉时，测得的电压为5伏，电流为2安。
根据测量数据，我们可以计算出该交流电路的阻抗为2.5欧姆，相位差为45度，功率因数为0.707。
通过对多组实验数据的分析，我们可以发现电路中的电阻对电流和电压的幅值和相位差有直接影响。
当电路中的电阻增加时，电流幅值减小，电压幅值也减小，相位差增大。
而电感和电容对电路的影响则与频率有关。
当频率增加时，电感的阻抗增大，电容的阻抗减小，从而影响电流和电压的幅值和相位差。
结论：通过本次实验，我们掌握了测量交流电路参数的方法，并且对交流电路中电压、电流和功率等参数有了更深入的理解。
正弦稳态交流电路参数的测量
正弦稳态交流电路参数的测量一实验目的1. 掌握正弦交流电路的特点以及参数的测量方法；2. 加深对功率的理解及测量，并构造一个正弦交流电路的参数的测量模块；3. 自行拟定一个含受控源的正弦交流电路或按照教材中指定的电路，验证所创建测量模块的正确性；4. 对比理论计算、实物实验，说明仿真实验的优势，并进一步阐明借助计算机进行复杂电网络辅助分析正弦交流电路的意义。
5. 掌握工程软件MA TLAB/Simulink及相关模块的使用方法。
二实验内容和步骤1. 正弦交流电路的分析和计算相对直流电路是比较复杂的。
借助仿真可以简化分析过程和计算。
2. 自行拟定一个复杂交流电路或按教材指定的电路进行仿真，如图3-4-1所示。
电路如图3-4-1所示，电流源的有效值I S=10A，角频率ω=5000rad/s，R1=R2=10Ω，C=10μF，μ=0.5。
求各支路的电流。
图3-4-13. 交流电路仿真步骤：①启动MA TLAB/Simulink后，创建AC1.mdl文件。
②打开SimPowerSystems(电力系统模块集)，从Electrical Sources子模块集中找到AC V oltageSource 、Controlled V oltage Source模块，并拖动到新建的diejia.mdl文件中。
从Elements子模块集中找到Series RLC Branch模块，并拖动到新建的AC1.mdl文件中。
打开Measurements子模块集，把V oltage Measurement和Current Measurement模块拖动到新建的AC1.mdl文件中。
打开Simulink子模块集，分别从Maths Operations、Sources、Sinks模块库中，把Gain、Display模块也拖动到新建的AC1.mdl文件中。
从Extra Library模块集中，把Fouries模块拖到AC1.mdl文件中。
交流电路参数的测量实验报告
交流电路参数的测量实验报告交流电路参数的测量实验报告引言：交流电路参数的测量是电工学中的重要实验之一。
通过测量电流、电压、功率等参数，可以对交流电路的性能进行评估和分析。
本实验旨在通过实际测量，了解交流电路中的不同参数，并掌握相应的测量方法和技巧。
实验设备和仪器：1. 交流电源：提供稳定的交流电源，用于实验电路的供电。
2. 万用表：用于测量电流、电压等参数。
3. 示波器：用于观察交流信号的波形和频率。
4. 电阻箱：用于调节电阻值，改变电路的阻抗。
5. 电容箱：用于调节电容值，改变电路的容抗。
6. 电感箱：用于调节电感值，改变电路的感抗。
实验一：测量交流电路中的电流在实验中，我们首先测量了交流电路中的电流。
通过接入万用表，可以直接测量电路中的电流值。
在测量过程中，我们发现交流电路中的电流呈正弦波形，且幅值随时间变化。
通过示波器的观察，我们可以清晰地看到电流波形的周期性变化。
实验二：测量交流电路中的电压接下来，我们对交流电路中的电压进行了测量。
通过接入万用表，可以直接测量电路中的电压值。
与测量电流类似，交流电路中的电压也呈正弦波形，并随时间变化。
通过示波器的观察，我们可以看到电压波形的周期性变化，并且与电流波形存在一定的相位差。
实验三：测量交流电路中的功率在实验中，我们还测量了交流电路中的功率。
通过测量电压和电流的乘积，可以得到交流电路中的功率值。
通过实验我们发现，交流电路中的功率不仅与电压和电流的幅值有关，还与它们之间的相位差有关。
当电压和电流的相位差为零时，功率达到最大值；当相位差为90度时，功率为零。
实验四：改变电路参数的影响在实验中，我们还改变了电路中的电阻、电容和电感值，观察了它们对交流电路参数的影响。
通过实验我们发现，改变电路中的电阻值可以改变电路的阻抗，从而影响电流和电压的幅值；改变电路中的电容值可以改变电路的容抗，从而影响电流和电压的相位差；改变电路中的电感值可以改变电路的感抗，从而影响电流和电压的相位差。
RLC正弦交流电路参数测量实验报告
RLC正弦交流电路参数测量实验报告一、实验目的1.学习正弦交流电路参数的测量方法；2.熟悉使用示波器和信号发生器进行电路参数测量的步骤；3.掌握RLC电路频率响应特性的实验测量方法。
二、实验仪器和器材1.示波器；2.多用电表；3.R、L、C元件；4.信号发生器。
三、实验原理RLC电路是由电阻（R）、电感（L）和电容（C）三个元件组成的电路。
在交流电路中，频率（f）是一个非常重要的参数。
实验中通过调整信号发生器的频率，观察在示波器上的波形变化，测量各个元件的电压和电流，从而得到电路的频率响应特性。
四、实验步骤1.按照实验电路图连接电路，将R、L、C元件连接成RLC电路；2.将信号发生器的输出端与电路的输入端相连；3.将示波器的一组探针连接到电路上，以观察电压波形；4.打开示波器和信号发生器，并调整信号发生器的频率为10Hz；5.在示波器上观察波形，并记录电压和频率的数值；6.依次将信号发生器的频率调整为100Hz、1kHz、10kHz和100kHz，重复步骤5中的操作；7.对以上各个频率的电压和频率数值进行记录；8.按照上述步骤测量电流值，记录电流和频率数值；9.将测得的数据整理成表格。
五、实验结果实验中测得的电压和电流数据如下表所示：频率(Hz)，电压(V)，电流(A)---，---，---10，2.3，0.15100，2.1，0.201k，1.8，0.1210k，1.4，0.06100k，1.0，0.02六、实验分析1.根据测得的电压和电流数据，可以计算出电阻（R）的数值。
根据欧姆定律，电压与电流之间的比值即为电阻的大小。
由表中数据可得，当频率为10Hz时，电流为0.15A，电压为2.3V，根据公式R=U/I，可计算出R的数值为2.3/0.15=15.3Ω。
2.根据电感（L）和电容（C）的频率特性，在低频时对电感有影响，在高频时对电容有影响，因此通过观察电压-频率的图像变化，可以确定L和C的数值。
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实验十一 RLC 正弦交流电路参数测量
一、实验目的：熟悉正弦交流电的三要素，熟悉交流电路中的矢量关 系；掌握R,L,C 元件不同组合时的交流电路参数的基 本测量方法。
二、实验原理及电路图
1、实验原理：
1）正弦交流电的三要素： 错误！未找到引用源。
初相角错误！未找到引用源。
：决定正弦量起始位置；
角频率错误！未找到引用源。
：决定正弦量变化快慢
幅值错误！未找到引用源。
:决定正弦量的大小。
2）在正弦交流电路的负载中，可以是一个独立的电阻器、电感器或电容器，也可以由他们相互组合（以串联为例）。
电路里元件的阻抗特性为
错误！未找到引用源。
当采用交流电压表、电流表和有功功率表
对电路测量时（三表法），可用下列计算
公式来表述Z 与P 、U 、I 相互之间的关系： 负载阻抗的模/Z U I =；负载回路的等效电阻2cos R P I Z ϕ==；
负载回路的等效电抗
22sin X Z R Z ϕ=-=； 功率因数 cos P
UI ϕ=；电压与电流的相位差 1arctan arctan L C
X
R R ωωϕ-==
当φ>0时，电压超前电流；
当φ<0时，电压滞后电流。
2、电路图
图1
图2
图3
三、实验环境：
面包板（SYB—130）、一个1kΩ电阻、一个51Ω电阻、一个0.1uF 的电容、一个20mH的电感导线、函数信号发生器、Tek示波器。
四、实验步骤：
1）在面包板上将电路搭建如图1所示。
2）测量电压和电流的波形和相位差，计算电路的功率因素。
3）在面包板上分别将电路搭建如图2，3所示，并重复2）操作。
五、实验数据及分析
1、RL并联：
y1=194V y2=64.0mV
由图知电压超前电流则φ=arcsin(y2/y1)=41.5826度功率因数cosφ=0.748
2、RC并联
y1=158mV y2=126mV
由图知电压滞后电流则φ=-arcsin(y2/y1)=-52.9149度
功率因数cosφ=0.603
3、RLC并联
y1=125mV y2=19mV
由图知电压超前电流则φ=arcsin(y2/y1)=8.88512度
功率因数cosφ=0.988
六、实验总结
通过这次实验对RLC正弦交流电路参数测量使得自己对书本上
的知识通过实践得到了巩固，还有在实验过程中，要注意电器元件的特性，小心保护好接触角，以免造成仪器损坏，甚至实验失败。