率点时的R、XＬ与Xc之值，记入表10-1中。

表10-1 元件的阻抗频率特性 频率f(kHz) Ur(mv) R IR=Ur/r(mA) R=U/IR(kΩ) Ur(mV) l IR=Ur/r(mA) XL=U/IL(kΩ) Ur(mV) C Ic=Ur/r(mA) Xc=U/Ic(kΩ) 100 200 500 1k 2k 3k 4k 5k 2. 测量L、C元件的阻抗角频率特性 0.1kHz～20kHz，用双踪示波器观察元件在不同频率下

阻抗角的变化情况，测量信号一个周期所占格数n(cm)和电压与电流的相位差所占格数m(cm)，计算阻抗角φ，数据记入表10-2中。

10-2 L、C元件的阻抗角频率特性 元件 L f(kHz) n(cm) m(cm) Φ(度) n(cm) C m(cm) Φ(度) 0.1 五、实验注意事项 1. 晶体管毫伏表属于高阻抗电表,测量前必须先用测笔短接两个测试端钮，使指针逐渐回零后再进行测量。

2. 测φ时，示波器的“V/cm”和“t/cm”的微调旋钮应旋置“校准位置”。 六、预习思考题

1. 测量Ｒ、L、C元件的频率特性时，如何测量流过被测元件的电流？为什么要与它们串联一个小电阻？

2. 如何用示波器观测阻抗角的频率特性？ 3. 在直流电路中，C和L的作用如何? 七、实验报告

1. 根据两表实验数据，在坐标纸上分别绘制R、L、C三个元件的阻抗频率特性曲线和L、C元件的阻抗角频率特性曲线。

2. 根据实验数据，总结、归纳出本次实验的结论。

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实验十一 交流电路等效参数的测量

一、实验目的

1. 学习用交流电压表、交流电流表和功率表测量交流电路的等效参数 2. 熟练掌握功率表的接法和使用方法 二、原理说明

1. 三表法测电路元件的参数

正弦交流激励下的元件值或阻抗值，可以用交流电压表、交流电流表及功率表，分别测量出元件两端的电压U，流过该元件的电流I和它所消耗的功率P，如图11-1所示，然后通过计算得到所求的各值，这种方法称为三表法，是用以测量50Hz交流电路参数的基本方法。

根据交流电的欧姆定律，可以有 阻抗的模│Z│＝Ｕ／Ｉ

电路的功率因数cosφ＝Ｐ／UI 等效电阻R＝Ｐ／I2 ＝│Z│cosφ

等效电抗X＝│Z│sinφ 对于感性元件X＝XL＝2πfL 图11-1 对于容性元件X＝Xc＝１／2πfC 2. 三表法测交流电路的等效参数 如果被测对象不是一个单一元件，而是一

个无源二端网络，也可以用三表法测出Ｕ、Ｉ、Ｐ后，由上述公式计算出Ｒ和Ｘ，但无法判定出电路的性质（即阻抗性质）。

3. 阻抗性质的判别方法

阻抗性质的判别可以在被测电路元件两端并联或串联电容来实现。 (1)并联电容判别法

在被测电路Z两端并联可变容量的试验电容C′，如图11-2(a)所示，(b)图是(a)的等效电路，图中G、B为待测阻抗Z的等效电导和电纳，B′＝ωC′为并联电容C′的电纳。根据串接在电路中电流表示数的变化，可判定被测阻抗的性质。

图11-2

图11-3 设并联电路中B＋B′＝B″，在端电压Ｕ不变的条件下：

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① 若B′增大，B″也增大，电路中总电流I 将单调地上升，故可判断B为容性元件；

② 若B′增大，B″先减小后再增大，总电流I 也是先减小后上升，如图11-3所示，则可判断B为感性元件。

由上分析可见，当B为容性元件时，对并联电容C′值无特殊要求；而当B为感性元件时，B′＜│2B│才有判定为感性的意义。B′＞│2B│时，电流将单调上升，与B为容性时的情况相同，并不能说明电路是感性的。因此判断电路性质的可靠条件为

C′＜│2B│／ω

(2) 串联电容判别法

在被测元件电路中串联一个适当容量的试验电容C′，在电源电压不变的情况下，根据被测阻抗的端电压的变化，可以判断电路阻抗的性质。若串联电容后被测阻抗的端

电压单调下降，则判为容性；若端电压先上升后下降，则被测阻抗为感性，判定条件为

C′＞１／ω│2X

式中X为被测阻抗的电抗值，C′为串联试验电容值， 此关系式可自行证明。 ⑶相位关系测量法

判断待测元件的性质，还可以利用单相相位表测量电路中电流、电压间的相位关系进行判断，若电流超前于电压，则电路为容性；电流滞后于电压，则电路为感性。

4. 功率表的使用

一般单相功率表（又称为瓦特表）是一种动圈式仪表，它有两个测量线圈，一个是有两个量限的电流线圈，测量时应与负载串联；另一个是有三个量限的电压线圈，测量时应与负载并联。

表的指为了不使功率针反向偏转，在电流线圈和电压线圈的一个端钮上都标有“*”标记。正确的连接方法是：必须将标有“*”标记的两个端钮接在电源的同一端，电流线圈的另一端接至负载端，电压线圈的另一端则接至负载的另一端。图11-4 是功率表在电路中的连接线路和测试端钮的外部连接示意图。

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图11-4 三、实验设备 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名称 单相交流电源 交流电压表 交流电流表 单相功率表 自耦调压器 电感线圈 电容器 白炽灯 型号与规格 0～220V 0～300V 0～5A D34-W或其它 30W日光灯配用镇流器 4.7μ/400V 10W/220V 数量 1 1 1 1 1 1 1 3 备注 控制屏 DGJ—07 控制屏 DGJ—04 DGJ—05 DGJ—04 四、实验内容与步骤

测试线路如图11-5所示，电源电压取自实验装置配电屏上的可调电压输出端，并经指导教师检查后，方可接通市电电源。

1. 测量单一元件的等效参数

⑴分别将10W白炽灯(R)和4.7μF电容器(C)接入电路，用交流电压表监测将电源电压调到220伏，读出电流表和功率表的读数，数据记入表14-1中。

图11-5 ⑵将调压器调回到零，断开电源；

⑶将30W日光灯镇流器(L)接入电路，将电源电压从零调到电流表的示数为额定电流0.4A时为止。

⑷读出电压表和功率表的读数，数据记入表11-1中。

表11-1测量单一元件的等效参数 被测阻抗 10W白炽灯 电容器C 电感线圈L LC串联 LC并联

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测 量 值 0.4A 0.4A 计算电路等效参数 / / / / / U(v) I(A) P(W) Cos(Ф) Z(Ω) sinФ R(Ω) L(mH) C(μF)