实验十二 感抗和容抗

实验十二 感抗和容抗 实验十二 感抗和容抗 一、实验目的 1(测定交流电压和电流在电感中的相位关系。 2(通过测出的电感交流电压和电流有效值确定电感的感抗，并比较测量值与计 算值。 3(测定电感的感抗和电感值之间的关系。 4(测定电感的感抗和正弦交流电频率之间的关 系。 5(测定电容器中交流电压与电流之间的关系。 6(测定电容器的容抗并比较测量值与计算值。 7(测定电容器的容抗与电容值之间的关系。 8(测定电容器的容抗与正弦交流电频率之间的关系。 图24 感抗实验电路 二、实验器材 示波器 1台 交流电压源 1个 电流 1个 电压表 1个 电阻1Ω 1个 电感 100mH和50mH 各1个 电容0.05μF和0.1μF 各1个 三、实验原理及实验电路 感抗实验电路如图24所示。 在电感中交流电流I落后电压U 90?，实验电路可证实这个结论的正确性。欧LL 姆定律确定了电感交流电压有效值和电流有效值之间的关系。在交流电路中，可用电 感的感抗X(单位:Ω)代替欧姆定律公式中的电阻，所以 L X=U/I LLL 式中U和I为有效值。 LL 因为电压和电流的有效值都等于峰值的 0(707，所以欧姆定律也可用于峰值电感电 压U和电流I，即 LpLp X=0.707U/0.707I = U/I LLpLpLpLp 感抗也可用正弦波的频率和电感来计算 fL X =ωL =2πf L L 容抗实验电路如图25所示。 图25 容抗实验电路 电容器中的交流电流I超前电压U 90?。图25实验电路可验证。欧姆定律确定cc 了电容交流电压有效值与电流有效值之间的关系。在交流电路中，可用电容器的容抗Xc(单位:Ω)代替欧姆定律里的电阻，因此 X=U/I CCC 式中U和I为有效值。 CC 因为电压和电流的有效值都等于峰值的0(707倍，所以欧姆定律也可用于峰值电感电压U和电流I，即 CpCp X=0.707U/0.707I = U/I CCpCpCpCp容抗也可用正弦波的频率f和电容量C来计算 X =1/(ωC)=1/(2πf C) C 四、实验步骤 1( 建立如图24所示的感抗实验电路。 2.单击仿真电源开关，激活电路进行动态分析。1Ω电阻两端的电压与电感中的电流成正比。因为感抗远远大于1Ω电阻，所以电感和1Ω电阻两端的电压实际上就 等于电感两端的电压。观察示波器上的波形，在U -T坐标上作出电感电压U和L电流I的曲线图。在曲线图上标明电压和电流的峰值。记录电压表和电流表的读数。 L 3.根据曲线图上电感的峰值电压U,计算电感两端电压有效值U。 LpL 4. 根据曲线图上电感的峰值电流I,计算电感电流有效值I。 LpL 5.根据电感电压和电流的有效值计算电感 L的感抗X。 L 6.用正弦交流电的频率f和电感值L计算感抗X。 L 7.将电感值改为50mH，重复步骤2,6的实验。 8(将电感值改回100mH，电源频率调整为10kHz，重复步骤2,6的实验。 9.画出感抗随频率变化的曲线图。 XfL 10.建立如图25所示的容抗实验电路。 11.单击仿真电源开关，激活电路进行动态分析。1Ω电阻两端的电压与电容中的电流成正比。因为容抗远远大于1Ω电阻，所以电容和1Ω电阻两端的电压实际上就等于电容两端的电压。观察记录示波器上的波形，在U -T坐标上作出电容电压U和C电流I的曲线图。在曲线图上标明电压和电流的峰值。记录电压表和电流表的读数。 C 12.根据曲线图上电容的峰值电压U,计算电容两端电压有效值U。 CpC 13. 根据曲线图上电容的峰值电流I,计算电容电流有效值I。 CpC 14. 根据电容电压和电流的有效值计算电容C的容抗X。 C 15.用正弦交流电的频率f和电容值C计算容抗X。 C 16.将电容值改为0.1μF，重复步骤11,15的实验。 17.将电容值改回0.05μF，电源频率调整为10kHz，重复步骤2,6的实验。 18.画出容抗X随频率f变化的曲线图。 C 五、思考题 1(电感中电压和电流之间的相位关系是什么?在相位上哪个超前，哪个落后?超前或落后多少度? 2(步骤2中用电压表测出的电感电压与步骤3中算得的电感电压有效值比较， 情况如何? 3(步骤2中用电流表测出的电流与步骤4中算得的电感电流有效值比较，情况如何? 4(步骤6中用频率和电感值算出的感抗X与步骤5中用电压和电流测量值算得L 的感抗比较，情况如何? 5(改变电感值对感抗值X有何影响? L 6(电源频率的升高变化对感抗值X有何影响? L 7(电容的电压和电流之间相位关系是什么?在相位上哪个超前，哪个落后?超前或落后多少度? 8(用电压表测出的电容电压与计算得的电容电压有效值比较，情况如何? 9(用电流表测出的电流与计算得的电容电流有效值比较，情况如何? 10(用频率和电容值算出的容抗X与用电压和电流测量值算得的容抗比较，情况C 如何? 5(改变电容值对容抗值X有何影响? C 6(电源频率的升高变化对容抗值X有何影响? C