實驗七

相量法的測量

一、實驗目的1．

熟悉正弦穩(wěn)態(tài)分析中的相量的基本概念。

2．正確使用雙蹤示波器測量正弦信號的峰—峰值Up-p，頻率f(T)和相位差φ,觀察李沙育圖形;

學會使用晶體管毫伏表測量正弦信號有效值。

3．用RC、RL設計輸出滯后(超前)輸入的簡單電路，并作實際測量。

二、實驗原理

1．正弦交流電作用于任一線性定常電路，產(chǎn)生的響應仍是同頻率的正弦量，因此，正弦量可以用相量來表示。

設一正弦電流：

2．用相量表示了正弦量，正弦交流穩(wěn)態(tài)響應的計算可方便地運用相量進行復數(shù)運算，在直流電路中的基本定律、定理和計算方法完全適用于相量計算。

3．輸出電壓滯后輸入電壓的RC電路，如圖7—1所示。

圖7—1(RC滯后電路)

圖7—2(RC超前電路)

輸出電壓

網(wǎng)絡函數(shù)為：

式中，稱為幅頻特性，顯然是低通。，稱為相頻特性，顯然是輸出滯后輸入。

4．輸出超前輸入電壓的RC電路如圖7—2所示。

輸出電壓為：

網(wǎng)絡函數(shù)為：

式中，稱為幅頻特性，顯然是高通。，稱為相頻特性，顯然輸出超前輸入。

三、實驗步驟和內(nèi)容

1．用示波器測量信號源帶載輸出Up-p=5V,f=1KHz的正弦波。

2．取上述正弦波作Ui，對圖7—1要求R=159.2Ω，C=1uF時，觀察RC滯后網(wǎng)絡的輸出電壓和輸入電壓的波形和相位關(guān)系，畫出滯后網(wǎng)絡的波形圖(定量)，讀出相位差角，并畫出李沙育圖形;用晶體管毫伏表測量輸入輸出的有效值。

3．改變圖7——1中R的參數(shù)，使R=318.4Ω，其它參數(shù)不變，觀察輸出電壓和輸入電壓幅值和相位變化。定量畫出兩者的波形圖，讀出相位差角，并畫出李沙育圖形;

用晶體管毫伏表測量輸入輸出的有效值。

4．對圖7——1改變電源的頻率使f=500Hz時，其它參數(shù)保持2中不變重復以上觀察和作圖；

用晶體管伏表測量輸入輸出的有效值。

5．用RC超前網(wǎng)絡（圖7—2）重復以上2、３、4實驗。

★6．設計RL超前和滯后網(wǎng)絡重復以上實驗。

(選做)

四、思考題

1．理論證明公式成立。

2．當電源的頻率改變時，對阻抗有何影響，對相位差有何影響？

3．據(jù)你所知，測量頻率、振幅和相位差有哪些方法

4．兩個不同頻率的正弦量，能否測量其相位差？為什么？

五、報告要求

1．輸出電壓的相量理論計算，并與實驗測量數(shù)據(jù)進行比較，計算出振幅和相位的相對誤差并分析誤差原因。

2．回答思考題。

六、實驗設備

1．DF1641D型或EE1641D型函數(shù)發(fā)生器1臺

2．雙蹤示波器

1臺

3．晶體管毫幅表DF2173B

1臺

4．可變電容箱1個

5．可變電阻箱1個

6．可變電感箱1個

附錄：

測量相位差角的兩種方法

1.時域法。根據(jù)兩個同頻率的正弦信號，比較相位差。(注意：觸發(fā)信號只

能用CH1或CH2，不能用交替觸發(fā))。哪個超前或哪個滯后，要自己判斷。

2.李沙育圖形法。