正弦交流电路中单一元件的参数

（1）学习双踪示波器和交流信号发生器的使用方法。

（2）掌握正弦交流电路中电阻、容抗、感抗的测量方法。

（3）加深理解单一正弦交流电路中电阻、容抗、感抗的概念。

（4）明确正弦交流电路中电压与电流的相位关系。

1．单一元件的交流电路

对交流电路的分析，是以分析单一元件的交流电路为基础的。因为各种复杂电路都由一些单一元件组合而成，所以必须熟练掌握单一元件中电压与电流的相位关系。图1-4-1所示为单一元件正弦交流电路中元件端电压与电流的相位关系。

图1-4-1　单一元件正弦交流电路中元件端电压与电流的相位关系

在纯电阻元件正弦交流电路中，电阻两端电压和电流同相位，如图1-4-1a所示。在纯电感元件正弦交流电路中，电感两端电压超前电流90°，如图1-4-1b所示。在纯电容元件正弦交流电路中，电容两端电压滞后电流90°，如图1-4-1c所示。

2．电感线圈参数测量（纯电感与线圈电阻串联）

图1-4-2所示为测量电感线圈参数的参考电路，按图接线。

图1-4-2　测量电感线圈参数的参考电路

输入电源为单相交流电压，为了使电感线圈正常工作，以单相调压器的输出电压为串联电路的输入信号。调压器输出电压（有效值）分别为100V、120V和140V，用交流电流表和交流电压表分别测量图1-4-2a所示电路图中的电流与三个电压。测试数据记录在表1-4-1中；并按照表格要求计算其他参数且记录在表中。

表1-4-1　电感线圈参数的测量

3．判断电抗性质

图1-4-3所示为判断电抗性质的参考电路。由于取样电阻上的电压和电流同相，参考电路中取样电阻上的电压波形可以反映该支路电流的相位。

图1-4-3　判断电抗性质的参考电路

1）电容性负载电路（将实测数据及理论计算值填入自拟表格中）

（1）选择负载电容（C＝0.1μF）、取样电阻（R＝20Ω），并按图1-4-3接入参考电路中。

（2）将信号发生器的输出频率调整至2000Hz，输出电压（有效值）调整至5V左右。

（3）调整双踪示波器两个通道的垂直位移旋钮，使两列波形的时间轴重叠，以便比较和记录相位。

（4）观察并记录电压和电流波形（1～2个周期），读出波形的峰值及相位差，画出相量图并计算阻抗，说明阻抗的性质。

2）电感性负载电路（将实测数据及理论计算值填入自拟表格中）

（1）选择负载电感（L＝1H）、取样电阻（R＝910Ω），并按图1-4-3接入参考电路中。

（2）将信号发生器的输出频率调整至5000Hz，输出电压（有效值）调整至5V左右。

（3）调整双踪示波器两个通道的垂直位移旋钮，使两列波形的时间轴重叠，以便比较和记录相位。

（4）观察并记录电压和电流波形（1～2个周期），读出波形的峰值及相位差，画出相量图并计算阻抗，说明阻抗的性质。

（1）阅读有关双踪示波器的使用方法，复习正弦交流电路的内容。

（2）使用双踪示波器测量两个电压时，为什么要注意公共端是否造成短路？

（3）取样电阻的作用是什么？它的阻值大小对测量结果有什么影响？

（4）根据实验数据画出各个电路的相量图。

（5）计算阻抗的大小及电流与电压的相位差。