实验七 相量法的测量

一、实验目的

1． 熟悉正弦稳态分析中的相量的基本概念。

2． 正确使用双踪示波器测量正弦信号的峰—峰值Up-p，频率f(T)和相位差φ,观察李沙育图形; 学会使用晶体管毫伏表测量正弦信号有效值。

3． 用RC、RL设计输出滞后(超前)输入的简单电路，并作实际测量。

二、实验原理

1． 正弦交流电作用于任一线性定常电路，产生的响应仍是同频率的正弦量，因此，正弦量可以用相量来表示。

设一正弦电流：

2． 用相量表示了正弦量，正弦交流稳态响应的计算可方便地运用相量进行复数运算，在直流电路中的基本定律、定理和计算方法完全适用于相量计算。

3． 输出电压滞后输入电压的RC电路，如图7—1所示。

图7—1(RC滞后电路) 图7—2(RC超前电路)

输出电压

网络函数为：

式中， ，称为幅频特性，显然是低通。 ，称为相频特性，显然是输出滞后输入。

4． 输出超前输入电压的RC电路如图7—2所示。

输出电压为：

网络函数为：

式中， ，称为幅频特性，显然是高通。 ，称为相频特性，显然输出超前输入。

三、实验步骤和内容

1． 用示波器测量信号源带载输出U_p-p=5V,f=1KHz的正弦波。

2． 取上述正弦波作U_i ，对图7—1要求R=159.2Ω，C=1uF时，观察RC滞后网络的输出电压和输入电压的波形和相位关系，画出滞后网络的波形图(定量)，读出相位差角，并画出李沙育图形;用晶体管毫伏表测量输入输出的有效值。

3． 改变图7——1中R的参数，使R=318.4Ω，其它参数不变，观察输出电压和输入电压幅值和相位变化。定量画出两者的波形图，读出相位差角，并画出李沙育图形; 用晶体管毫伏表测量输入输出的有效值。

4． 对图7——1改变电源的频率使f=500Hz时，其它参数保持2中不变重复以上观察和作图； 用晶体管伏表测量输入输出的有效值。

5． 用RC超前网络（图7—2）重复以上2、３、4实验。

★6．设计RL超前和滞后网络重复以上实验。 (选做)

四、思考题

1． 理论证明公式成立。

2． 当电源的频率改变时，对阻抗有何影响，对相位差有何影响？

3． 据你所知，测量频率、振幅和相位差有哪些方法

4． 两个不同频率的正弦量，能否测量其相位差？为什么？

五、报告要求

1． 输出电压的相量理论计算，并与实验测量数据进行比较，计算出振幅和相位的相对误差并分析误差原因。

2． 回答思考题。

六、实验设备

1． DF1641D型或EE1641D型函数发生器1台

2． 双踪示波器 1台

3． 晶体管毫幅表DF2173B 1台

4． 可变电容箱1个

5． 可变电阻箱1个

6． 可变电感箱1个

附录： 测量相位差角的两种方法

1.时域法。根据两个同频率的正弦信号，比较相位差。(注意：触发信号只

能用CH1或CH2，不能用交替触发)。哪个超前或哪个滞后，

要自己判断。

2.李沙育图形法。