电路原理实验 实验4-7.

实验4-7 电阻,电感,电容元件阻抗特性的测定

一、实验目的

1. 熟悉交流阻抗的测量方法,验证电阻,感抗,容抗与频率之间的关系,测定R ~ f（电阻-频率），X L ~ f（感抗-频率）和X C ~ f（容抗-频率）特性曲线及电路元件参数对响应的影响。

2.加深理解R，L，C元件端电压与电流的相位关系，学会测量阻抗角的方法。

二、电路图（按照个人数据表填写下图的元件值）

图4-7-1 RLC阻抗频率特性的仿真电路

图4-7-2 R阻抗频率特性的实测电路

三、仿真测量R 、L 、C 元件阻抗频率特性

1. 按照个人数据表填写下表左边的元件值，取样电阻为r=100Ω，测量时用万用表（毫伏表），将测量的U R 、U L 、U C 有效值填入表4-7-1。

2. 计算公式

3R i r 1051U U I -⨯-=

电阻测量电路中有：R r I I = R

R I U

R =∴ 32L

2i r 1051

U U I -⨯-= 电感测量电路中有：L r I I = L L L I U X =∴

32

C 2i r 1051

U U I -⨯-= 电容测量电路中有：C r I I = C C C I U X =∴

3. 从表4-7-1中任选1个频点，将电阻、电容和电感的仿真图分别插入到报告中指定位置。

图4-7-3 频点为5kHz 时电阻上U R 的电压

图4-7-4 频点为5kHz 时电感上U L 的电压

表4-7-1 R、L、C元件阻抗频率特性的测定输入电压U P-P=4V（有效值U i=2.83V）

4. 用Excels将仿真数据生成R、L、C阻抗频率特性图

图4-7-6 仿真数据R、L、C元件阻抗频率特性

四、实际测量R、L、C元件阻抗频率特性

1.按照个人数据表填写下表左边的元件值，取样电阻为r=51Ω，测量时用毫伏表（万用表），将测量的U R、U L、U C有效值填入表4-7-2。

2.计算公式：使用仿真实验中的公式

3.从表4-7-2中任选1个频点，将电阻、电容和电感的仿真图分别插入到报告中指定位

置。

图4-7-7 频点为5kHz时电阻上U R的电压

图4-7-8 频点为5kHz时电感上U L的电压

表4-7-2 R、L、C元件阻抗频率特性的测定输入电压U P-P=4V（有效值U i=2.83V）

4. 用Excel 将实测数据生成R 、L 、C 阻抗频率特性图

图4-7-10 实测R 、L 、C 元件阻抗频率特性

五、仿真与实测R 、L 、C 元件的阻抗角

1. 使用个人数据表值，信号设置为正弦波、峰值V P =2V 、频率f=10kH Z ，取样电阻为r=51Ω，仿真与实际测量时全部使用泰克示波器，将测量值填入表4-7-3。

2. 计算公式：使用仿真实验中的公式

3. 将电阻、电容和电感的仿真与实测图分别插入到报告中指定位置。

表4.7.3 R 、L 、C 元件的阻抗角

4. 仿真与实测图

⑴ 电阻元件阻抗角的仿真与实测图（正弦波、f=10kHz 、V p-p = 4V ）

图4-7-11 电阻元件阻抗角的仿真

⑵电感元件阻抗角的仿真与实测图（正弦波、f=10kHz 、V p-p = 4V）

图4-7-13 电感元件阻抗角的仿真

⑶电容元件阻抗角的仿真图和照片（f=10kHz V p-p = 4V）

图4-7-15 电容元件阻抗角的仿真

图4-7-16 电容元件阻抗角的实测

六、实验结论：

1.用实验数据、测量图和得到的特性曲线，说明电阻元件上电压与电流的相位关系以及电阻

元件阻抗与频率之间的关系。

答：电阻元件的电压和电流同相位，即ui=0°。电阻阻抗不随频率的变化而变化。

2.用实验数据、测量图和得到的特性曲线，说明电感元件上电压与电流的相位关系以及电感元件阻抗与频率之间的关系。

答：电感元件的电压和电流有相位差，且电压比电流超前90°，即ui=90°。电感的感抗随频率的改变而改变，当频率变高时，感抗越大。

3.用实验数据、测量图和得到的特性曲线，说明电容元件上电压与电流的相位关系以及电容元件阻抗与频率之间的关系。

答：电容元件的电压和电流有相位差，且电压比电流滞后90°，即ui=-90°。电容的容抗随频率的改变而改变，当频率变高时，容抗越小。

六、