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1、 实验六实验六 正弦电路测试正弦电路测试一一.实验目的实验目的l1.进一步了解正弦信号作用于进一步了解正弦信号作用于RL、RC电路的阻抗频率特性、电路的阻抗频率特性、阻抗角等基本概念。阻抗角等基本概念。l2.熟悉交流阻抗的测量方法和熟悉交流阻抗的测量方法和熟悉测量阻抗角的双踪法。熟悉测量阻抗角的双踪法。l2.2.实验的基本要求：实验的基本要求：l（1 1）基本）基本RCRC电路的连接及电路的连接及各元件的测量，分析容抗随各元件的测量，分析容抗随频率的变化规律并画出频率的变化规律并画出X XC Cf f特性曲线；特性曲线；l（2 2）学会用双踪法测量阻）学会用双踪法测量阻抗角。抗角。基本元件的阻
2、抗分基本元件的阻抗分别为别为:二、实验原理二、实验原理l设以电流为参考相设以电流为参考相量，量，对于对于RC来说，来说，电路的阻抗角为电路的阻抗角为：三三.实验内容及要求实验内容及要求1.1.实验内容：实验内容：（1 1）电容阻抗频率特性测试电容阻抗频率特性测试 阻抗阻抗 Xc=Uc/Ic可见只要测量电容上的电压和流过电可见只要测量电容上的电压和流过电容的电流就可计算出对应的容抗。容的电流就可计算出对应的容抗。R=100uIR=IcUca.输入端输入输入端输入U1V（有效值）（有效值）,即即Up-p2.83V，频率如下表的正弦信号；频率如下表的正弦信号；f(KHzf(KHz)121224243
3、63648486060 72 9672 96U UC C(mv(mv)U UR R(mv(mv)误误差差b.表计算出表计算出XC值，并画出值，并画出XCf特性曲线。特性曲线。（2）频率恒定时，）频率恒定时，XC与电容值成反比。与电容值成反比。（3）容值恒定时，）容值恒定时，XC与频率值成反比。与频率值成反比。（1）表示电容对正弦表示电容对正弦电流的电流的抵抗抵抗能力，称为能力，称为“容抗容抗”fXC100100欧姆欧姆0.1uf0.1uf 连线时，注意仪器的共连线时，注意仪器的共地问题，即所有的黑夹子地问题，即所有的黑夹子是接到一起的，接到电路是接到一起的，接到电路的参考地的参考地,若未若未“
4、共地共地”，会造成被测信号短路或，会造成被测信号短路或毁坏被测电路元、器件！毁坏被测电路元、器件！信号源红信号源红夹子夹子信号源黑信号源黑夹子夹子示波器示波器红夹子红夹子示波器示波器黑夹子黑夹子R=100，C=0.1uF测量测量UC注意共地！注意共地！信号源信号源示波器示波器测量测量UC共地：信号源与示波共地：信号源与示波器的地线连通作为参器的地线连通作为参考零电位，即考零电位，即“地地”信号源红信号源红夹子夹子信号源黑信号源黑夹子夹子示波器示波器红夹子红夹子示波器示波器黑夹子黑夹子R=100，C=0.1uF测量测量UR注意共地！注意共地！信号源信号源示波器示波器测量测量UR共地：信号源与示波
5、共地：信号源与示波器的地线连通作为参器的地线连通作为参考零电位，即考零电位，即“地地”（2 2）阻抗角的测量与计算阻抗角的测量与计算方法一：双踪法测量阻抗角方法一：双踪法测量阻抗角（注意：（注意：16KHz16KHz时的阻抗角）时的阻抗角）在本实验电路中，用示波器的两个通道分别测在本实验电路中，用示波器的两个通道分别测量量总电压总电压（指信号源输入电压）（指信号源输入电压）和和总电流总电流的波形的波形（可用电阻上的电压代替）（可用电阻上的电压代替）想一想一想为什么？想为什么？。注意共地！注意共地！l 测出周期测出周期T T和总电流及总电压的时间差和总电流及总电压的时间差，通通过公式过公式 =3
6、60=360/T/T 计算出阻抗角计算出阻抗角 。双踪法测量阻抗角双踪法测量阻抗角时间差时间差周期周期T=360/T关闭关闭“”信号源信号源红夹子红夹子信号源信号源黑夹子黑夹子示波器示波器红夹子红夹子示波器示波器黑夹子黑夹子双踪法测量双踪法测量阻抗角阻抗角注意共地！注意共地！示波器示波器CH2CH2通通道道示波器示波器CH1CH1通通道道信号源信号源示波器示波器红夹子红夹子示波器示波器黑黑夹子夹子双踪法测双踪法测量阻抗角量阻抗角共地：信号源与示波器共地：信号源与示波器的地线连通作为参考零的地线连通作为参考零电位，即电位，即“地地”信号源信号源 示波器示波器CH1CH2（2 2）阻抗角的测量与计
7、算阻抗角的测量与计算注意：（注意：（16KHz16KHz时的阻抗角）时的阻抗角）方法二：方法二：分别测量分别测量UR和和UC，代入公式，代入公式 计算计算阻抗角参数测量与计算双踪法双踪法波形波形方法一：双踪法方法一：双踪法 （=360/T)测测量量时间时间差差和周期和周期T方法二：方法二：由由U UC C、U UR R计计算的算的阻抗角阻抗角测量测量UC 测量测量URotU在波形上标在波形上标出出U总总URl五思考题五思考题l1你所测得的你所测得的X XC Cf f特性曲线上看，特性曲线上看，阻抗与频率之间成什么关系？阻抗与频率之间成什么关系？l2 2指出下列电路的阻抗角在信号指出下列电路的阻
8、抗角在信号源频率增加时的变化趋势源频率增加时的变化趋势,并作定性并作定性的分析。的分析。RLRL串联电路和串联电路和RCRC串联电路。串联电路。RLRL并联电路和并联电路和RCRC并联电路并联电路。毫伏表 稳压电源 信号发生器 实验装置 示波器 图1 实验仪器和装置“共地”示意图 仪器1 Ui 实验装置 Uo 仪器2 大 地图2仪器未“共地”U0被短路的示意图 共地问题共地问题l为排除干扰提高测量精度，为排除干扰提高测量精度，多数电子测量仪器是单端输多数电子测量仪器是单端输入（输出）方式，即仪器的入（输出）方式，即仪器的两个输入端中，总有一个与两个输入端中，总有一个与相对零电位点（如机壳）相相
9、对零电位点（如机壳）相连，两个测试输入端一般不连，两个测试输入端一般不能互换测量点，称为能互换测量点，称为“不平不平衡输入衡输入”式仪器。测试系统式仪器。测试系统中这种中这种“不平衡输入不平衡输入”式仪式仪器，它们的接地端（器，它们的接地端（）必须相连在一起。否则，将必须相连在一起。否则，将引入外界干扰、导致测量误引入外界干扰、导致测量误差过大。特别是当各测试仪差过大。特别是当各测试仪器的外壳通过电源插头接大器的外壳通过电源插头接大地时，若未地时，若未“共地共地”，会造，会造成被测信号短路或毁坏被测成被测信号短路或毁坏被测电路元、器件。电路元、器件。预习内容：预习内容：RLC串联谐振电路的设串联谐振电路的设计计（设计性实验）（设计性实验）l同学们自己设计的电路参数不同，同学们自己设计的电路参数不同，自己选择元件参数进行设计，测量自己选择元件参数进行设计，测量并记录数据。（给定电感为：并记录数据。（给定电感为：10mH或或51mH）l已知：电感已知：电感 10mH或或51mH，要求：，要求：f0=15KHz，Q5，确定电路的电，确定电路的电容容C和电阻和电阻Rl预习报告：见附录二预习报告：见附录二