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。
实验三 正弦交流电路
图 3-1 电阻元件测量电路 完成电路，利用示波器测量电阻 R1 的电压和电流，要求保留截图，填写下表 电阻元件 计算值 测量值 误差 电压 电流 2. 电感电路 将 3-1 图中的 R1 电阻元件替换成电感，L=318mH。利用示波器测量电感的电压 和电流，要求保留截图，填写下表。 电感元件 计算值 测量值 误差 电压 电流 3. 电感电路 将 3-1 图中的 R1 电阻元件替换成电容，C=31.8μ F。利用示波器测量电容的电压
图 3-2 RLC 串联电路 计算值 测量值
误差
三、利用功率表计算图 3-2 RLC 串联电路的功率，填写下表。其中计算功率时所 需的各电压电流可以借用万用表测量值。
图 3-3
利用功率表测量电路的功率
图 3-4
利用万用表测量各元件电压
图 3-5
利用万用表测量电路电流 无功功率 视在功率
有功功率 测量值 计算值
实验三 【实验目的】
正弦交流电路实验
学习交流电路参数的测定方法。掌握示波器对交流电压、交流电流的测量。加 强正弦交流电路中电压、电流相量的概念。 【实验类型】 验证性。 【实验内容及要求】 一、电阻、电感和电容元件在正弦交流电路中的伏安特性 选用正弦交流电压源，工频电压，幅值为 120V。 1. 电阻电路
四、思考题 1.电阻、电感和电容元件的电压和电流的相位关系如何？从示波器如何判断？ 2.交流电路中的三个功率是什么？怎样计算？三者的关系如何？ 五、实验报告 1.仿真电路 2.填写实验数据表格， 进行分析、 比较， 归纳、 总结实验结论， 回答 电容元件 计算值 电压 电流
测量值
误差
二、连接一个 RLC 串联电路， 其中电阻阻值为 60Ω ， 电容的容抗为������������ = 20Ω, 电 感的感抗为������������ = 100Ω。利用万用表测量各元件的电压，要求保留截图，并 填写下表。
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。
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
《电路基础》R—L—C元件的阻抗特性和谐振电路实验
《电路基础》R —L —C 元件的阻抗特性和谐振电路实验一． 实验目的1．通过实验进一步理解R ，L ，C 的阻抗特性，并且练习使用信号发生器和示波器2．了解谐振现象，加深对谐振电路特性的认识3．研究电路参数对串联谐振电路特性的影响4．理解谐振电路的选频特性及应用5．掌握测试通用谐振曲线的方法二． 实验原理与说明1．正弦交流电路中，电感的感抗X L = ωL = 2πfL ，空心电感线圈的电感在一定频率范围内可认为是线性电感，当其电阻值r 较小，有r << X L 时，可以忽略其电阻的影响。
电容器的容抗Xc= 1 / ωC = 1 / 2πfC 。
当电源频率变化时，感抗X L 和容抗Xc 都是频率f 的函数，称之为频率特性（或阻抗特性）。
典型的电感元件和电容元件的阻抗特性如图11-1。
X0 f 0 f(a) 电感的阻抗特性 (b) 电容的阻抗特性图11-1+ L C − 0 0(a) 测量电感阻抗特性的电路 (b) 测量电容阻抗特性的电路图11-22．为了测量电感的感抗和电容的容抗，可以测量电感和电容两端的电压有效值及流过它们的电流有效值。
则感抗X L = U L / I L ，容抗Xc = Uc / Ic 。
当电源频率较高时，用普通的交流电流表测量电流会产生很大的误差，为此可以用电子毫伏表进行间接测量得出电流值。
在图11-2的电感和电容电路中串入一个阻值较准确的取样电阻R 0，先用毫伏表测量取样电阻两端的电压值，再换算成电流值。
如果取样电阻取为1Ω，则毫伏表的读数即为电流的值，这样小的电阻在本次实验中对电路的影响是可以忽略的。
3．在图11-3所示的RLC 串联电路中，当外加角频率为ω的正弦电压U 时，电路中的电流为 )(1'C L j R U Iωω-+= 式中，'R = R + r ，r 为线圈电阻。
当ωL=1/ωC 时，电路发生串联谐振，谐振频率为：f 0 = LCπ21。
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。
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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【RLC正弦交流电路参数测量】实验报告
【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.学习用示波器观察李萨尔图形的方法；
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。
【实验摘要（关键信息）】
1.在面包板上搭接R、L、C的并联电路；
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。
【实验原理】
1.正弦交流电的三要素
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: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
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︱；负载回路的等效电阻
；
负载回路的等效电抗；
功率因数cosφ;电压与电流的相位差φ
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，有和，可列出回路方程与节点方程。
【电路图】
电路图1
电路图2
电路图3
【实验环境（仪器用品等）】
面包板，示波器，1KΩ电阻，47Ω电阻,导线,函数发生器，10mH电感，0.1μF 电容
【实验操作】
1.分别按照电路图1、2、3在面包板上连接电路；
2.调节函数发生器，使其通道1输出频率为1KHz,峰峰值为5V的正弦波；
3.示波器校准，通道1接入函数发生器输出的信号，通道2接入通过47Ω小电
阻的信号，两通道地线要接在一起；
4.调节示波器，使其为李萨尔图形，观察两波形相位差，记录数据并分析。
【实验数据与分析】
1.R、L并联
测量值V max1(V) V max2(V) △V（v）T (-)
（ms）
T
(+)(us)
T(ms)
CH1 1.78 -1.82 3.6 -1.26 -256 1 CH2 0.94 -0.940 1.88 -1.12 -120 1
测量值V 1(mv) V 2(mv) △V（v）
△Y1 980 -940 -1.92
△Y2 660 -620 -1.28
测量计算值：输出与输入信号电压差为0.67，相位差为φ33.69；实际测量值为34.18°，误差为1.4%
2.R、C并联
测量值V max1(V) V max2(V) △V（v）
CH1 1.22 -1.14 2.36
CH2 1.34 -1.38 2.72V
测量值V 1(V) V 2(V) △V（V）
△Y1 1.17 -1.04 2.21
△Y2 0.460 -0.300 -0.760
测量计算值：输出与输入信号电压差为0.344，相位差为
φ18.98；实际测量值为—18.26°，误差为3.7%
3.R、L、C并联
测量值V max1(V) V max2(V) △V（v）T (-)（ms）T (+)(us) T(ms) CH1 1.42 -1.46 2.88 -1.25 -240 1.01 CH2 1.14 -1.1 2.24 -1.31 -304 1.01
测量值V 1(V) V 2(V) △V（V）
△Y1 1.00 -1.01 2.01
△Y2 0.460 -0.340 -0.800 测量计算值：输出与输入信号电压差为0.398，相位差为
φ21.7；示波器读数φ22.53,误差为3.6%
输入波滞后于输出波。
【结论】
1.一开始实验时，观察到的李萨尔图形居然是一条线段，输入跟输出信号波形
间居然没有相位差，检查后才发现是电容器坏了，没有起到作用，换了一个电容器后才看到正常的实验现象。
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。