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
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。
大学物理实验 实验6 RLC电路实验
3.RLC串联电路暂态特性
选择方波作为信号源进行实验， 以便用普通示波器进行观测。 选择合适的 L、 C 值，根据选定参数，调节 R 值的大小。观察 3 种阻尼振荡的波形，如果欠阻尼 时振荡的周期数较少，则应重新调整 L、C 值。
注意事项
使用双踪示波器要正确接线，注意两通道的接地 点应该位于线路的同一点，否则会引起部分电路 短路。
改变R是否影响RLC串联电路谐振频率？改变C 是否影响谐振频率？
实验目的
实验仪器
信号源、电阻箱、电感箱、电容箱、双踪示波器
实验原理
1.RC滤波电路
a 低通滤波电路
输入电压与输出电压的比值为
Uo 1 Ui 1 j R C
当 0 时， 有
RC低通滤波电路
Uo U 1 ， 1 时，有 o 1 0.707 ， →∞时， Ui Ui RC 2
RLC振荡电路实验
实验背景
RLC电路是一种由电阻（R）、电感（L）、电容 （C）组成的电路结构，它一般被称为二阶电路，因为 电路中的电压或者电流的值，通常是某个由电路结构 决定其参数的二阶微分方程的解。电路元件都被视为 线性元件的时候，一个 RLC 电路可以被视为电子谐波 振荡器。电容、电感元件在交流电路中的阻抗是随着 电源频率的改变而变化的。将正弦交流电压加到电阻 、电容和电感组成的电路中时，各元件上的电压及相 位会随之变化，这称为电路的稳态特性；将一个阶跃 电压加到 RLC 元件组成的电路中时，电路的状态会由 一个平衡态转变到另一个平衡态，各元件上的电压会 出现有规律的变化，这称为电路的暂态特性。
RLC串联电路
① R 2 L / C 时，为欠阻尼
② R 2 L / C 时，为过阻尼
实验4指导书 RLC正弦稳态电路的研究
CRU 图16-1实验4指导书 RLC 正弦稳态电路的研究预习内容阅读课本中RLC 串联电路谐振章节，预习实验的内容，手写预习报告。
一、实验目的1．加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路Q 值）、通频带的物理意义及其测定方法。
2．通过对RLC 串联电路频率特性的测量与分析，学习用实验方法绘制Ｒ、Ｌ、Ｃ串联电路不同Q 值下的幅频特性曲线。
3．熟练使用信号源和频率计。
二、实验原理1、幅频特性和相频特性在RLC 串联电路中，若施加正弦交流电压，则电路中的电流和各元件上的电压将随电源频率的不同而改变，电流和电源电压间、各元件上的电压和电源电压间的相位差也随电源频率的不同而变化。
前者的函数关系称为幅频特性，后者的函数关系称为相频特性，亦即RLC 电路的稳态特性。
在图16-1所示的Ｒ、Ｌ、Ｃ串联电路中，电路复阻抗)1(j CL R Z ωω-+=，当CL ωω1=时，Z ＝R ，U 与I 同相，电路发生串联谐振，谐振角频率LC10=ω，谐振频率LCf π210=。
在图16-1电路中，若U 为激励信号，RU 为响应信号，其幅频特性曲线如图16-2所示，在ｆ＝ｆ０时，A ＝1，U R ＝U ，ｆ≠ｆ０时，U R ＜U ，呈带通特性。
A ＝0.707，即U R ＝0.707U 所对应的两个频率ｆL 和ｆH 为下限频率和上限频率，ｆH －ｆL 为通频带。
通频带的宽窄与电阻R 有关，不同电阻值的幅频特性曲线如图16-3所示。
电路发生串联谐振时，U R ＝U ，U L ＝U C ＝Q U ，Q 称为品质因数，与电路的参数R 、L 、C 有关。
Ｑ值越大，幅频特性曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好，在恒压源供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。
在本实验中，测量不同频率下的电压U 、U R 、U L 、U C ，绘制Ｒ、Ｌ、Ｃ串联电路的幅频特性曲线，并根据L h f f f -=∆计算出通频带，根据A f0f L f h f 1707.0图16-2A f1707.00图16-3Q U UU ULC ==或Lh 0f f f Q -=计算出品质因数。
实验3正弦交流电路中RLC元件的阻抗频率特性
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 ω=2πf ）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：I R U= 式中R 为线性电阻元件，U 与I 之间无相角差。
电阻中吸收的功率为P=UI=RI 2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R —f 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：I X U C =式中XC 是电容的容抗，其值为 X C =cj ω1所以有︒-∠=⋅=90/1cI I c j U ωω ，电压U 滞后电流I 的相角为90°，电容中所吸收的功率平均为零。
电容的容抗与频率的关系X C —f 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。
f图1f图2f图3在正弦电流的情况下其复阻抗为 Z=R L +j ωL=φφω∠=∠+z L R 22)(式中RL 为线圈导线电阻。
阻抗角可由ϕRL 及L 参数来决定： R L tg/1ωϕ-=电感线圈上电压与流过的电流间关系为I z I L j R U Lφω∠=+=)( 电压超前电流90°，电感线圈所吸收的平均功率为 P=UIcos ϕ=I 2RXL 与频率的关系如图3。
实验七RLC在交流电路中的特性实验
实验七RLC在交流电路中的特性实验一、实验目的1、通过实验进一步加深对R、L、C元件在正弦交流电路中基本特性的认识。
2、研究R、L、C元件在串联电路中总电压和各个电压之间的关系。
3、观察R、L、C元件在并联电路中总电流和各支路电流之间的关系。
二、实验原理1、电阻R元件线性电阻元件R在交流电路中图7-1（a）电压和电流的正方向如图所示(a)(b)(c)图7-1电阻元件R的交流电路、电压与电流正弦波形及相量两者的关系由欧姆定律确定,即U=iR选择电流经过零值并向正值增加的瞬间作为计时起点(t=0),即设i=ImRinωt为参考正弦量,则u=iR=ImRinωt=Uminωt在电阻元件的交流电路中,电流和电压是同相的(相位差=0)。
表示电压和电流的正弦波如图7-１(b)所示。
Um=ImR或UmURImI在电阻元件电路中，电压的幅值（或有效值）与电流的幅值（或有效值）之比值，就是电阻R。
如用相量表示电压和电流的关系，为或UIR此即欧姆定律的相量表示。
电压和电流的相量图如图7-1（c）所示。
2、电感L元件一个非铁心线圈线性电感元件与正弦电源联接的电路。
假定这个线圈只有电感L，而电阻R极小，可以忽略不计。
当电感线圈中通过交流i时，其中产生自感电动势eL设电流i、电动势eL和电压u的正方向如图7-2（a）所示。
(a)(b)(c)图7-2电感元件L的交流电路、电压与电流正弦波形及相量根据克希荷夫电压定律得出式，即u=eL=Ldt设电流为参考正弦量，即dii=Iminωtd(Imint)则u=Ldt=ImωLcoωt=ImωLin(ωt+90o)=Umin(ωt+90o)也是一个同频率的正弦量。
在电感元件电路中，在相位上电流比电压滞后90o（相位差=+90o）。
表示电压u和电流i的正弦波形如图7-2（b）所示。
Um=ImωL或m=ωL在电感元件电路中，电压的幅值（或有效值）与电流的幅值（或有效值）比值为ωL。
当电压U一定时，ωL愈大，则电流I愈小。
RLC正弦交流电路参数测量实验报告(1)
RLC正弦交流电路参数测量实验报告(1)实验目的：1.了解电阻、电容、电感在正弦交流电路中的基本特性。
2.掌握R、L、C参数的测量方法。
3.通过实验学会分析和解决RLC正弦交流电路的实际问题。
实验原理：正弦交流电路是指由电阻、电容和电感元件组成的电路。
该电路是封闭型的，可以对其进行一些参数的测定，如电阻、电感、电容等。
正弦交流电路的电压和电流都是正弦波。
其在电路分析和设计中应用广泛，是电子工程专业和相关专业学生必须熟悉的实验内容之一。
正弦交流电路的电压和电流分别滞后90度，即振幅最大的时候，电流和电压不是同时出现的。
这是因为在电路中电阻、电容、电感元件的特性不同而引起的。
实验步骤：1. 通过万用表测定电阻器的阻值，记录在实验记录表中。
2. 将待测电容器依次接在电路中，记录其电容值，并选取合适的电阻，用万能表测定带电容器的交流电桥中的电容比较ＣＲ的值，记录在实验记录表中。
3.将待测电感器回路接入电路中。
在扫频工作条件下，用示波器测定相应点的电压和频率F，并用频率计检查示波器的读数，若误差较大可调节频率计。
4.通过标准电阻和标准电容的值，测量得到带电感器Ｌ的值，并将其记录于实验记录表中。
5.测量过程结束后，关闭电源电压开关，关掉设备，整理实验器材，并填写实验报告。
实验结果：实验结果表明，在RLC正弦交流电路中，电容C，电感L和电阻R三者的参数都可以通过一些简单的测量方法来测量。
根据测量结果，可以判断电路的性质，并通过实验分析解决一些实际问题。
实验结论：通过本次RLC正弦交流电路参数测量实验，学生们不仅了解了基本原理和实验步骤，而且理解和掌握了实验中测量的概念。
实验结果显示，电容、电感和电阻的参数都可以通过一些简单的测量而获得，这意味着学生们可以在任何时候应用这些方法来解决实际问题。
该实验强化了学生的电路分析和设计能力，帮助他们更好地理解和掌握正弦交流电路的特性和性能。
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。
实验8RLC正弦稳态电路的研究
实验8RLC正弦稳态电路的研究实验⼋ RLC 正弦稳态电路的研究⼀、实验⽬的(1) 通过对RLC 串联电路频率特性的测量与分析，加深对频率特性曲线的理解。
(2) 进⼀步理解串联谐振的特点及改变频率特性的⽅法。
⼆、实验仪器(1) 函数信号发⽣器 (2) 双踪⽰波器 (3) 实验箱三、实验原理和电路含有电感、电容和电阻元件的有源⽹络，在电源的某些⼯作频率上，会出现元件两端电压和电流相位相同的情况，称电路发⽣谐振。
能发⽣谐振的电路，称为谐振电路。
(1) RLC 串联电路中幅频特性和相频特性在RLC 串联电路中，若施加正弦交流电压，则电路中的电流和各元件上的电压将随电源频率的不同⽽改变，电流和电源电压间、各元件上的电压和电源电压间的相位差也随电源频率的不同⽽变化。
前者的函数关系称为幅频特性，后者的函数关系称为相频特性，即RLC 电路的稳态特性。
电路图8-1：图8-1 RLC 串联谐振电路(2) RLC 串联电路的基本计算由基本计算公式：1(2)2R U R z U R j fL fCππ==+-串联谐振条件： 122fL fC ππ=，即f =LCf o π21= 。
0f 为谐振频率，且仅与C 、L 有关。
此时输出电压RU 值最⼤。
有： RMU U = 随着输⼊频率相对谐振频率0f 的增加或减⼩，输出电压U R 都会减⼩，但幅度下降到最⼤值的21（即：0.707U RM ）时，会对应两个输⼊频率：H f 和L f ，我们分别称之为通频带的上限截⽌频率和下限截⽌频率。
122122H L R f L R f L ππ? = ?? =- ?通频带为 W H L B f f =-在谐振频率处的输⼊电压U 相位和电流相位（即电阻R 上的电压RU 相位）差为 11220o fL fCtg Rππφ--==在上下限截⽌频率处12()2fL R fCππ-=±，所以相位差为： 4545H L φφ=-?=+?这说明当频率⾼于0f 时，RLC 串联回路中电感的感抗起主导作⽤，所以相位滞后于输⼊电压相位；当频率低于0f 时，RLC 串联回路中电容的容抗起主导作⽤，所以相位超前于输⼊电压相位。
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HUNAN UNIVERSITY 课程实验报告
题目：RLC正弦交流电路参数测量
学生姓名：
学生学号：
专业班级：
完成日期：
实验内容
1、在面包板上搭接R、L、C的并联电路
电路参数：R=1K、L=10mH、C=0.1uF，正弦波Vpp=5V、f=1KHz，取样电阻R=51欧
2、将R、L并联，测量电压和电流的波形和相位差，计算电路的功率因素。
3、将R、C并联，测量电压和电流的波形和相位差，计算电路的功率因素。
4、将R、L、C并联，测量电压和电流的波形和相位差，由相位差分析负载性质。
计算功率因素。
实验目的
1. 学习用示波器观察李萨尔图形的方法；
2. 掌握R,L,C元件不同组合时的交流电路参数的测量方法。
实验原理
1.正弦交流电的三要素
i=I m sin(ωt+φ)
初相角：决定正弦量起始位置；
角频率：决定正弦量变化快慢
幅值I m:决定正弦量的大小。
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、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Z=R+
)
j(X L−X C)=R+j(ωL−1
ωC
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R =
P I 2
︱Z ︱cos φ；
负载回路的等效电抗X =√︱Z ︱2
−R 2=︱Z ︱sin φ； 功率因数cos φ=P
UI ;电压与电流的相位差φ=arctan
ωL−1ωC
R
=arctanX
R
当φ>0时，电压超前电流；当φ<0时，电压滞后电流。
3. 矢量关系：基尔霍夫定律在电路电路里依然成立，有∑U =0和∑I =0，可列出回路方程与节点方程。
4. 功率因素cos ø=P/UI,电流电压相位差ø=arctan((wL-1/wC)/R)=arctanx/R
实验器材
示波器一台，信号发生器一台，导线若干，51Ω电阻一个，1k Ω电阻一个，电容以及电感，探头线两根
实验电路图 RC 电路：
RL 电路
RLC电路
实验波形图RC电路：
RL电路：
RLC电路：
数据以及分析
①RC电路：a=1.12V,b=2.5V
RL电路：a=1.20V,b=2.16V
RLC电路：a=0.96V,b=2.16v
② RC电路：sinø=a/b=0.448,相位差ø=26.62度，功率因素
cosø=0.894
RL电路：a=1.20V,b=2.16V，相位差ø=33.75度，功率因素
cosø=0.831
RLC电路：a=0.96V,b=2.16v，相位差ø=26.39度，功率因素cosø=0.896
实验心得
通过该实验，我掌握了李萨茹图形的观察方法，进一步了解了RLC 正弦交流电路的一些性质。