交流電路中基本參數電阻、電感和電容的測量

　　一、實驗目的
　　1、了解交流電路中R、L、C元件的頻率與阻抗之間的關系，測定R-f、XL-f、XC-f特性曲線；
　　2、理解交流電路中R、L、C元件的端電壓與電流之間的相位關系；
　　3、熟悉信號發生器、示波器等電子儀器的使用方法。

　　二、 原理說明
　　在正弦交流信號作用下，R、L、C元件的阻抗與信號的頻率有關。
　　1、在頻率較低的情況下，電阻元件通常可以忽略其電感和分布電容的影響，看作純電阻。此時其端電壓和電流可表示為：
式中R為線性電阻元件， 與 之間無相位差。
　　所以在低頻下，電阻元件的阻值和頻率無關，其R-f特性曲線如圖6.7.1所示。

　　圖6.7.1
　　2、電容元件在低頻下，可忽略其附加電感和電容極間介質的功率損耗，認為只具有電容C，其電壓與電流的關系可表示為：
式中是電容的容抗， ，所以可見，電壓 滯后電流 的相位角為90°。電容的容抗和頻率的XC-f特性曲線如圖6.7.1所示。

　　3、電感元件因其由導線繞制而成，故導線的電阻不可忽略，但在低頻時可忽略其分布電容的影響，看作由電阻RL與電感L串聯組成。在正弦電流的情況下可表示為：式中RL為線圈的導線電阻，阻抗角 由RL及L的參數大小來決定。電感線圈的電壓和電流間的關系表示為：電壓超前電流的相位角為 ，如果RL可忽略，則 。
其感抗和頻率的XL-f特性曲線如圖6.7.1所示。

　　三、實驗任務
　　1、測定元件的阻抗頻率特性曲線。

　　圖6.7.2

　　按圖6.7.2接線，其中r為提供測量回路電流用的標準電阻，這里選用300 的精密可調電阻代替。R為被測電阻，使用1 K的線繞電阻。調節信號發生器，使輸出的交流正弦波的電壓有效值為2V，頻率從1kHZ逐漸增至20kHZ。用數字頻率計讀取頻率值，用寬頻帶電壓表分別測量US、UR、Ur。改變輸出信號的頻率，重復以上的電壓測量，數據表格自擬，測出R-f特性曲線。

分別用20mH的電感線圈和0.1μF的電容代替1 K的線繞電阻R，重復以上的實驗任務，測出XL-f、XC-f特性曲線。

　　2、測定元件的阻抗角的頻率特性曲線。

　　使用雙蹤示波器同時觀察r與被測元件兩端的電壓，即可看到被測元件兩端的電壓和流過該元件電流之間的相位關系。測出電壓與電流的幅值及它們之間的相位差，將各個不同頻率下的相位差畫在以頻率為橫坐標、阻抗角為縱坐標的方格紙上，即得各元件阻抗角的頻率特性曲線。

　　四、實驗儀器設備
　　1、數字萬用表
　　2、電工綜合實驗臺
　　3、DG08動態元件實驗組件

　　五、預習思考及注意事項
　　1、實驗時，信號發生器的“波形選擇”應至于正弦波位置；
　　2、由于實驗中正弦信號頻率不斷改變，因此測量各部分電壓時應使用寬頻帶電壓表。

　　六、實驗報告要求
　　1、整理實驗數據，在方格紙上分別繪制R、L、C元件的阻抗頻率特性曲線及阻抗角頻率特性曲線；
　　2、分析實驗數據誤差。