RLC正弦交流电路电量的Multisim仿真测试
实验五 RLC正弦交流电路测量
实验五RLC正弦交流电路测量
一．实验目的
1. 测量正弦稳态交流电路中R 、L 、C 元件端电压与电流波形，观测电压、电流相位差φ，了解元器件的阻抗和阻抗角（即相位差φ）的测量。
2. 测量R 、L 、C 电路电压与电流波形，加深理解正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
3. 熟悉电路功率，功率因数的意义，并掌握其测量方法。
二．实验仪器设备
仿真软件平台(Multisim 10),硬件基础电路实验箱。
双踪示波器直流稳压电源万用表交流毫伏表电压表。
三．仿真实验过程
1.R单独作用
2.L单独作用
3.C单独作用
4.R,C,L三者并联作用
四．实验内容
1 、通过电缆线将低频信号发生器输出的正弦信号接至电路，作为激励源 u，在正弦稳态信号 u(5V 4kHz) 激励下, 测量R(470Ω ) 、 L(10mH ) 、 C(0.1Uf)
元件端电压与电流波形。
使用双踪示波器测量正弦信号的峰—峰值Up-p，频率f(T)和相位差φ,观察李沙育图形; 使用晶体管毫伏表测量正弦信号有效值。
2 、将元件 R 、 L 并联相接，测量电压和电流的波形及相位差。
计算电路的功率因数（ cosφ值）。
3 、将元件 R 、 L 、 C 并联相接，测量电压和电流的波形及相位差，根据电压、电流的相位差可判断 Z 并是感性还是容性负载。
计算电路的功率因数（ cos φ值）。
4 、电路 Z 并的阻抗和阻抗角（即相位差φ）随输入信号的频率变化而改变，改变频率(1kHz-10kHz) ，观察电压、电流的相位差的变化。
电路分析基础实验六：正弦交流稳态电路的仿真实验报告
电路分析基础实验六：正弦交流稳态电路的仿真实验报告实验六：正弦交流稳态电路的仿真一.实验内容及要求1．使用Multisim绘制正弦交流稳态电路原理图。
2．利用Multisim仿真分析正弦交流稳态电路。
二.实验要求1．掌握正弦交流稳态电路的分析方法。
2．掌握Multisim仿真正弦交流稳态电路的方法。
三.实验设备PC机、Multisim软件四.实验步骤1．使用Multisim绘制电路原理图1：在电路工作区中，从元器件库中选择所需元件，设置相应元件参数，从仪器仪表库中选择万用表和电流探针，用导线正确连接，并进行相应标注。
图1电路原理图绘制电路原理图如下图：2．仿真分析电路图1：打开万用表，设置为交流电流，选择菜单栏中的Simulate→Run命令运行仿真，选择Simulate→Stop命令停止仿真，查看并记录万用表显示结果，填入表1。
1）打开万用表12）打开万用表23）打开万用表34）观看并记录各万用表的数据并记录填表表1仿真分析变量结果变量数值I(R1)181.879I(C1)571.362I(L1)599.6113．使用菜单栏中的单频交流分析命令仿真电路图1：选择菜单栏中的Simulate→Analyses→Single frequency AC analysis命令进行仿真，设置Frequencyparameters→Frequency=50Hz,选定需要分析的变量I(R1)、I(C1)、I(L1)，运行仿真，查看并记录仿真结果，填入表2。
1）选择菜单栏中的Simulate→Analyses→Single frequency AC analysis命令进行仿真2）设置Frequency parameters→Frequency=50Hz3）选定需要分析的变量I(R1)、I(C1)、I(L1)4）运行仿真，查看并记录仿真结果表2仿真分析变量成效变量数值I(R1)1.I(C1)1.。
正弦稳态时RLC电压电流相位关系的测试资料重点
输入信号：正弦波，f=10kHz,Upp=6V
eec
R、L、C电压电流相位关系
国家工科电工电子基础教学基地
国家级实验教学示范中心
现代电子技术实验
ＵL
ＵR24
1V/div 50mV/div ＵL
4 3 2 1
ＵR24
O -1 -2 -3 -4
UXpp
UR24pp
Ipp =UR24pp/24
t
X1 360
国家工科电工电子基础教学基地
国家级实验教学示范中心
现代电子技术实验
实验报告作图示例
eec
ＵL
IL
1V/div 2mA/div ＵL
4
IL
3 2
1
O -1
123456
t
-2
-3
-4
R、L、C电压电流相位关系
国家工科电工电子基础教学基地
国家级实验教学示范中心
现代电子技术实验
五、下次预习要求(通信学院)
者，先选定一电容值，再确定电阻。）
eec
R、L、C电压电流相位关系
国家工科电工电子基础教学基地
国家级实验教学示范中心
Ｕ u1
u2
() U1 U2
AB
O
X1
CD X
X1 360
t
X
测试相位差时，保持CH1、
CH2的扫描时基线重合。
eec
R、L、C电压电流相位关系
国家工科电工电子基础教学基地
国家级实验教学示范中心
三、实验内容
现代电子技术实验
元件取值： 被测元件：R=1kΩ、L=10mH、C=0.047μF 取样电阻：R=24Ω 输入信号：正弦波，f=10kHz,Upp=6V
《电工技术基础与仿真(Multisim 10)》项目4单相正弦交流电路分析
p
ui
Im
sin tU m
sin(t
2
)
U m I m cos t sin t
UI sin 2t
在电感元件的交流电路中，没有任何能量消耗，只 有电源与电感元件之间的能量交换，其能量交换的 规模用无功功率Q来衡量，它的大小等于瞬时功率 的幅值。
QL UI I 2 X L
4.2.3 纯电容电路
将开关K1闭合，K2和K3断开，分别按给定的频 率值调节信号源的频率，每次在信号发生器中设 置好频率后，打开仿真开关，双击万用表符号， 得到测量数据，
任务3 相量法分析正弦交流电路
4.3.1 RLC串联电路 1．RLC串联电路电压电流关系 (1)瞬时关系 由于电路是串联的，所以流过R、L、C三元
件的电流完全相同
1 Z1
1 Z2
（2）复阻抗并联的分流关系
I1
U Z1
I
Z Z1
I
Z2 Z1 Z2
U
I2
I Z1 Z1 Z2
I I1 I2 Z1 Z2
a）
I
U
Z
b)
4.3.3 功率因数的提高
1．提高功率因数的意义 功率因数愈大，所损耗的功率也就愈小，
输电效率也就愈高。 负载的功率因数 愈高，发电机可提供的有
1．电压与电流的关系 线性电容元件在图所示的关联方向的条件下
iC
C duc dt
i +
u
C
_
i C duc dt
C dUm sin t
dt
U mC cost
U
mC
s
in(t
2
)
据此，可得出电容元件电压与电流关系的结论：
正弦稳态交流电路及谐振电路仿真实验
正弦稳态交流电路及谐振电路仿真实验实验报告三一、实验目的1.通过仿真电路理解相量形式的欧姆定律、基尔霍夫定律。
2.通过仿真实验理解谐振电路工作特点。
二、实验内容1. 建立仿真电路验证相量形式欧姆定律、基尔霍夫定律;2. 建立仿真电路验证RLC串联、并联谐振电路工作特点; 三、实验环境计算机、MULTISIM仿真软件四、实验电路2.3.1欧姆定律的向量形式仿真实验 1.实验电路2.理论分析计算由向量发和欧姆定律可知，1。
ZRjLj,，,,，,,1040.416,C..V。
,,，9.6116mIAZVIRV,,213.59RmVIjLV,,20.43,Lm1 VIjV,,,24.33Cm,C,.实验结果欧姆定律向量形式数据V/V V/V V/V I/A RMLMCM理论计算值 13.59V 0.43V 4.33V 9.612MA 仿真测试值 14.133V 0.43V 4.33V 9.612MA2.3.1欧姆定律的向量形式仿真实1.实验电路2.理论分析计算(1)相量形式的基尔霍夫电压定律由向量法和欧姆定律可知，1 ZRjLj,，,,,C..V ,,0.329IAZVIRV,,232.91RmVIjLV,,210.34, Lm1 VIjV,,,2104.72Cm,C,.实验结果IA/IA/IA/ IA/ RLC理论计算值 1.000 3.183 0.314 3.038 仿真测算值 1.000 3.183 0.314 3.038(2)相量形式的基尔霍夫电流定律:1.实验电路2.理论分析计算...........UUUU,,,IIII,，，IURULUC,，，//,,RRCLCL代入数据得:假设:.。
UU,，0 则IA,1IA,3.183IA,0.314 RLC.。
IIIIA,，，，，，0-9090=3.038RCL,.实验结果IA/IA/IA/ IA/ RLC理论计算值 1.000 3.183 0.314 3.038 仿真测算值 1.000 3.183 0.314 3.0382.5.1 RLC串联电路仿真(R=1Ω): 1.实验电路2.实验结果(1)幅频特性曲线(2)相频特性曲线(3)电压、电流波形2.5.2 RLC串联电路仿真(R=10Ω) 1.实验电路2.实验结果(1)幅频特性曲线(2)相频特性曲线(3)电压、电流波形2.5.3 RLC串联电路仿真(R=100Ω) 1.实验电路2.实验结果(1)幅频特性曲线(2)相频特性曲线(3)电压、电流波形实验分析:1 fHz,,16180,LC2 VVQVV,,,1 LCS VmV,10 R,L0 ,,100QRVS ,,10ImA0RRLC串联谐振实验电路数据:Q R/Ω f/Hz V/V V/V V/V I/mA 0RRc0理论计算值 1618Hz 10mV 1V 1V 100 10mA 10 1577Hz 14.136mV 14.136mV 14.136mV 10 1mA 100 1577Hz 14.127mV 14.127mV 14.127mV 1 0.1mA实验分析:1 fHz,,16180,LC2VVQVV,,,1 LCSVmV,10 R,L0 ,,100QRVS ,,10ImA0R2.5.7 RLC并联电路仿真(R1=10Ω)实验结果:(1)幅频特性曲线(2)相频特性曲线(3)电压、电流波形2.5.8 RLC并联电路仿真(R1=20Ω)实验结果:(1)幅频特性曲线(2)相频特性曲线(3)电压、电流波形理论分析:1 fHz,,16180,LC2LL ||,,ZQ0RCCV,5S ,,10IA0||Z0,L1L40,,,,10 Q2RRC,CR0IIQIA,,,0.1 LC0六、总结1、对实验的分析不懂得理解，而且在本实验当中遇到了不少的问题，最后与同学讨论解决，但在实验分析上还预留有问题;2、分析操作慢，浪费了很多的时间;3、感觉mulitisim学到的东西不是很多，投入的时间与收入并没有成正比。
基于Multisim软件的RLC串联电路动态过程分析
基于Multisim软件的RLC串联电路动态过程分析陆建美（安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆246011）指导老师：江巨浪摘要：本文采用Multisim10仿真软件对RLC串联电路动态过程进行分析，介绍了基于Multisim仿真软件对电路的幅频特性进行的研究。
针对RLC串联电路的特性对其进行了二阶时域微分方程的数学模型分析，研究了RLC串联二阶电路系统在外界方波激励信号作用下三种状态响应。
结论是二阶系统的响应会因RLC的参数的不同而变化，同时仿真实验能够直观形象地描述RLC串联电路的动态特性，用测量和仿真的方法验证了理论分析的正确性，使电路分析更加灵活和直观。
关键词：RLC串联电路，Multisim，仿真分析。
1.引言RLC串联电路在高频电子线路中有很大的应用，文献[1]分析了RLC串联电路在高频电子技术中的应用，主要应用于选频网络。
在选频网络中主要分为两大类，第一类是由电感和电容元件组成的振荡回路，第二类是各种滤波器，如LC集中滤波器、石英晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面滤波器等。
各种形式的选频网络在现代电子线路中得到广泛的应用，它能选出我们需要的频率分量和滤除不需要的频率分量，因此掌握各种选频网络的特性是很重要的。
RLC串联电路也是众多选频网络的一种，具有选频特性。
RLC串联电路是针对抑制干扰而言的，目前，由于无线电台日益增多，因此无线电台的干扰日益严重。
所以RLC串联电路在现代滤除干扰信号中有很好的应用。
文献[2]主要讲述对RLC串联电路的分析。
本课题将研究RLC串联电路的响应与R、L、C参数的关系,可以让我们对RLC串联电路的特性有更加深入的了解。
Multisim仿真软件是由加拿大Interactive Image Technologies 公司开发的一种基于SPICE 工业标准的EDA软件，EDA技术以其电路绘制、元器件编辑、参数提取与检验、电路仿真、布局布线等功能，开始形成系统功能比较丰富的EDA软件，它就像一个真正的实验工作台，将电路原理图的输入、虚拟仪器的测试分析和结果的图形显示等集成到一个设计窗口。
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)
RLC正弦交流电路参数测量实验报告
实验目的：
1. 测量RLC交流电路的参数；
2. 探究电流和电压间相位差的关系。
实验原理：
RLC交流电路由电阻、电感、电容三个元件组成。
当电路内通过交流电流时，三个元件中电流的大小和相位关系将有所变化。
在实验中，我
们需要测量这三个元件在电路中的电流、电压以及相位差大小。
实验步骤：
1. 将RLC交流电路连接好，并按照电路图连接。
2. 测量电路的电阻值、电感值、电容值。
3. 将信号发生器的频率调整到合适的数值。
4. 测量电路中电阻的电压值和电流值。
5. 测量电路中电感的电压值和电流值。
6. 测量电路中电容的电压值和电流值。
实验结果：
1. 电路的电阻值为10 Ω，电感值为20 mH，电容值为5 μF。
2. 当信号发生器频率为1 kHz时，电阻中电压值为7 V，电流值为
0.7 A；电感中电压值为10 V，电流值为1.4 A；电容中电压值为3 V，电流值为0.2 A。
3. 根据测量数据，可以计算出电阻的电流与电压间相位差为0°；电
感的电流领先电压45°；电容的电流滞后于电压45°。
实验结论：
通过实验测量数据可以得到，RLC交流电路中电流和电压间的相位差和电路构成元器件有很大关系。
其中，电阻的电流和电压完全同相位；电感的电流领先于电压45°；电容的电流滞后于电压45°。
在实际电路中，对于不同的交流电路，相位差的大小和情况不同，需要具体问题、具体分析。
“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”实验报告实验目的
本实验的目的是通过测量RLC正弦交流电路的参数，分析电路在交流时刻曲线下的性能，建立等效电路，并将电路模型进行仿真计算，以检验理论和实验结果的一致性。
实验内容
本实验中，采用变频电源对RLC正弦交流电路进行励磁，采用数字多项式法（Duham’s 电路）将正弦电压和电流做拟合，由拟合结果求出RLC正弦电路的频率、抗混沌失真、电压电流相位等参数值，构建RLC正弦电路的电路模型，将模型进行仿真，将仿真结果与实验结果对比，检验理论和实验结果是否一致。
实验结果
根据实验结果，采用变频电源对RLC正弦电路进行励磁后，可得到电压和电流正弦时刻曲线具有方位准确，曲线峰峰值与设定值比较接近，误差控制在正负2%；由拟合结果可得到RLC正弦电路的频率、抗混沌抖动、电压电流相位等参数值；经仿真棒是比较理论和实验结果，两者的结果基本吻合，误差控制在正负2%，故实验结果经理论验证，实验结果与理论结果一致。
正弦交流电路仿真实验报告
正弦交流电路仿真实验
一、实验目的
1、帮助理解正弦交流电三要素；
2、帮助理解阻容感元件在正弦交流电路中的特性；
3、提高示波器的操作能力。
二、工作任务及要求
任务一：用示波器观察正弦交流电三要素
1、用Multisim搭建如图仿真电路，用示波器观察交流信号源参数。
2、按下表设置交流电源的参数，仿真，记录示波器参数及显示的波形。
Phase:0 Deg 波形：
Voltage :10V Frequency:1KHZ Phase:90 Deg 最大值:Um＝垂直灵敏度 5V /Div ×格数 2.8 = 14 V
周期:T＝水平灵敏度 500us /Div×格数 2 = 1 ms 波形：
Voltage :10V Frequency:10kHZ 最大值:Um＝垂直灵敏度 5V /Div ×格数 2.8 = 14 V 周期:T＝水平灵敏度 50us /Div×格数 2 = 0.1 ms
任务二：仿真验证阻容感元件在正弦交流电路中的特性
仿真电路仿真结果
波形：
根据波形：电压与电流相位关系是同相。
实验四 RLC测量电路
实验四 RLC测量电路一、实验目的1. 掌握在线电阻测量仪；2.掌握容抗法测量电感电路；3.掌握容抗法测量电容电路；二、实验要求1.熟悉Multisim仿真软件；2.采用Multisim绘制在线电阻测量仪，容抗法测量电感和电容电路；3.应用Multisim仿真软件进行仿真和调试；4.分析结果，写出实验报告；三、实验步骤1.绘制在线电阻测量仪：被测电阻(100Ω) R1=10R2=10 R1=1kR2=1kR1=1kR2=100kR1=100kR2=1kR1=100kR2=100k显示值0.337 1.005 1.005 1.005 1.005误差%由此分析R1和R2的大小对被测电阻精度的影响；被测电阻(Ω) 20 200 2k 20k 200k 显示值v0.204 2.005 6.624 6.624 6.624 误差%2.容抗法测量电容电路：调节Rp使输出交流电压峰值为282mV，记录该Rp值。
待测电容(F) 1000p 10n 100n 1u 10u 峰值(mV) 9.5 10.7 22.7 144.4 1400 换算电容(F)误差%容抗法测量电容联调电路：待测电容(F) 1000p 10n 100n 1u 10u 直流(mV) 4.110 4.117 20 206 2029 换算电容(F)误差% .3.容抗法测量电感电路：待测电感(H) 10n 100n 1m 10m 100m 峰值(mV)换算电感(H)误差%四、思考题：1. 分析在线电阻测量仪工作原理。
答：原理是无论电路多么复杂，总可以把与Rx相并联的元件等效为两只互相串联的电阻R1和R2，构成三角形电阻网络。
只要用数字电压表测出Rx两端的压降Ux，就能求出Rx的值。
（Ux=Is*Rx=(E/R0)*Rx)2.分析容抗法测量电容电路工作原理，为什么以输出交流电压峰值为282mV来校准Rp？答3.分析容抗法测量电感电路工作原理，如果要求测量非纯电感，该怎样处理?。
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西藏大学
《M ultisim 仿真》课程设计报告
信息工程
指导教师
课程成绩完成日期2014年7月9日
工学院
学生姓名
RLC正弦交流电路电量的Multisim 仿真测试
本文基于探索RLC正弦交流电路电量波形的Multisim 仿真的
目的，运用MultisimIO软件对RLC正弦交流电路的特性进行了仿真实
验分析，给出了Multisim 仿真实验方案，仿真了电路中总电压、电流及各元件电压的相位关系，虚拟仿真实验结果与理论分析计算结果相一致，结论是仿真实验可直观形象地描述电路的工作特性.
1 RLC正弦交流电路的电量分析
RLC正弦交流电路，由电阻R、电感L、电容C元件串联构成，如图1所示.其中，选取电阻R = 10 Q、电感L = 1 mH电容C = 10卩
F.对电路分析、研究时，涉及总电压u、电阻两端电压uR电感两
端电压uL、电容两端电压uC电流i等电量，分析的内容一般有各个电量的大小及相位关系.
输入电压u的频率f = 50 Hz、幅值10 V、初相位© = 0。
时，电路
中有关电量的参数分析如下.
电路的复阻抗为
电路中的电流相量为
^ = ().0314 <SX, \
£
电流i的最大值为
电流i的初相位为
/ =().0314 \
£ 二隠 199。
电阻两端电压相量为
f 伽4"-" 3M
I9<r V
电阻两端电压uR 的最大值为
= {). 314 丫
电阻两端电压uR 勺初相位为
电容两端电压uC 的初相位为
2 RLC 正弦交流电路电量的 Multisim 仿真原理
应用MultisimIO 〔2 — 8〕的实践中发现，MultisimIO 中的虚拟双 踪示波器具有测试电路中任意两点电压波形的功能， 并不要求必须对 地测试，由此可用于测试 RLC 正弦交流电路中各电量的波形， 而波形 形式的测试研究是一种直观、方便的实验研究方法.在MultisimIO 中 构建的 RLC 正弦交流仿真电路如图
（5）
（7）
电感两端电压相量为
门加二兀 1］二9 笳96 f 17& 199。
mV
电感两端电压uL 的最大值为
（9）
电感两端电压uL 的初相位为
电容两端电压相量为 %--几 5-IX - IN \
（II ）
电容两端电压uC 的最大值为
（12）
1 所示，电阻、电感及电容从
Multisim 的基本元件库中找出，交流电压源从电源信号源库中找出，电压表、电流表从指示元件库中找出，双踪示波器从虚拟仪器栏中找出．其中，交流电压源产生正弦交流电压，选择其频率f = 50 Hz 、幅值10 V;电阻R1 = 1 m Q 为阻值较小的电流检测电阻，其两端电
压的波形与电路中电流的波形相同；双踪示波器XSC1用于观测总电压u电阻两端电压uR勺波形，双踪示波器XSC2用于观测电感两端电压uL、电容两端电压uC的波形，双踪示波器XSC3用于观测电流i的波形.电流表U1设置为交流档，用于测试电路中电流的有效值；电压表U2、U3 U4 U5设置为交流档，分别用于测试总电压、电阻两
端电压、电感两端电压、电容两端电压的有效值．双踪示波器XSC1、
XSC2 XSC3 三个面板的Timebase 区中的Scale、X position 设置
致，当接通仿真开关时三个示波器同时开始工作，从而实现各电量波形的同步显示．
3 RLC 正弦交流电路电量的Multisim 仿真结果及分析
图1 中各电流表、电压表显示了有关各个电量的有效值．
图2所示为Multisim 仿真时示波器显示的波形, 由上至下依次为总
电压u、电阻两端电压uR电感两端电压uL、电容两端电压uC电流i
的波形.
由图1中的电流表U1可确定出电流i的最大值为
Im = 0 . 022 X 1 . 414 = 0 . 3311 A (14)
由图2中的电流波形可确定出电流i的初相位为
(15)式(14 —15)与式(3 —4)的理论值基本一致.
由图1中的电流表U3可确定出电阻两端电压uR
的最大值为
URm = 0. 022 X 1 . 414 = 0 . 3311 V (16)
由图2中的电阻两端电压波形可确定出电阻两端电压uR
的初相位为
01)
0.02
式(16 — 17)与式(6 — 7)
的理论值基本一致. 由图1
中的电流表U4
可确定出电感两端电压uL
的最大值为 ULm = 6. 982 X 1. 414 = 9 . 873 mA
(18) 由图2
中的电感两端电压波形可确定出电感两端电压 uL
的初相位为
xIO 、x56O c" 仇二
fro2 J 7R-
(19)
式(18 — 19)
与式(9
— 10)的理论值基本一致.
由图1
中的电流表U5可确定出电容两端电压uC
的最大值为 UCm = 7. 075 X 1 . 414 = 10 V
(20) 由图2
中的电容两端电压波形可确定出电容两端电压 uC
的初相位为 1(K) xIO r x360 , ” F 匸三 -- ' 壬L n 0,02
式(20 — 21)与式(12 — 13)的理论值基本一致.
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1型5
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图2 正弦交流电路的Miillisuii 仿真渡形
4结语
运用MultisimIO 软件仿真对RLC 正弦交流电路电量的Multisim 仿 真测试，可
以直观地观测电路中各元件两端电压、电流的相位关系, 测量正弦电压、正弦电流有效值.应用
MultisimIO 的实践中发现，
双踪示波器具有测试电路中任意两点电压波形的功能， 并不要求必须 对地测试，因此在仿真测试电路中直接进行测试电路中各元件两端电 压的波形的测量，可减小测量误差.仿真结果表明，虚拟实验仿真与 理论分析和计算的结果一致，所述方法具有实际应用意义.
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