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正弦交流电路中的阻抗和频率特性研究
1、实验目的
1）加深对正弦交流电路的KVL定律认识。 2）学习正弦交流电路中阻抗的测量方法。
3）掌握XL、Xc阻抗频率特性测量方法。
2.实验原理及步骤
（1）测量阻抗
1）用“向量法”测量空心电感线圈两端的阻抗ZLr，如图3-1所示，r是电感线圈的直流电阻。输入电压的频率在200~300Hz中任选两个，分别测量计算。
I
A
R
UR
ULr
L
U
r
图3-1 测量阻抗电路原
作为参考相量，做出回路的向量图。相量图如图测量出UR、ULr的值，选取UR
22
URULrU2
3-2所示。显然，满足cos。通过计算从而求出UL、Ur的
2URULr
值进而可求出电阻电感值。
U
ULr
Ur
UR
U
图3-2 电感阻抗测量电路向量图
2）按下图所示电路，从a，b端口用“向量法”测量内带电容的阻抗Zab，输入电压的频率在1~3kHz中任选两个，分别测量计算。
I
A
U
C
R2UCr
R1
-R
r
U-
图3-3 电容阻抗测量电路原理图
测量出UR、UCr以及I的值，选取UCr为参考相量，作出由回路的向量图。相量图如图3-4所示,同理，通过求出角可得到电容阻抗值。
Ir
UR1
UrcUC
I
Irc
图3-2 电容阻抗测量电路向量图
UR
U
（2）测量频率特性
测量XL、XC阻抗频率特性，做频率特性曲线。
1）点测XL—f特性。自选电感（L：50~400mH）与电阻R串联（R：200Ω~1kΩ）自拟表格，做XL—f特性曲线（f从50Hz~3kHz）。
2）点测XC—f特性。自选电容（C：0.1~2μF）与电阻R串联（R：200Ω~1kΩ）自拟表格，做XC—f特性曲线（f从50Hz~3kHz）。
（3）观察电压、电流相位关系
如图3-5、3-6所示，用示波器分别观察下面电感、电容中电压、电流相位。
图3-5 电感阻抗测量电路
图3-6 电容阻抗测量电路
4.实验结果
（1）测量阻抗 1）测量电感阻抗
选择200Hz以及300Hz的电源频率进行测量 实验结果如下
f/Hz
测量值 计算值
UR/V
200 300
1.279 1.155
ULr/V
1.758 2.000
U/V
2.828 2.828
I/mA
6.395 5.775
cos
-0.727 -0.577
Ur/V
1.279 1.153
UL/V
1.206 1.634
Ur
=200Ω，电感L=150.071mH；当频率为300HzI
时，电阻R=199.654Ω，电感L=150.106mH，与真实值的误差小于1%。
故当频率为200Hz时，电阻R
2）测量Zab
选择200Hz以及2000Hz的频率进行测量 实验结果如下表：
f/Hz
200 2000
测量值
计算值
UR/V
UrC/V
U/V
I/mA
cos
Zab
本文来源：https://www.wddqxz.cn/3736407cff4733687e21af45b307e87101f6f80c.html
2022-04-11
