RLC元件阻抗特性的测定

RLC元件阻抗特性测定RLC元件是电路中常用的三种基本被动元件之一，常见于各种滤波器、谐振器、匹配器等电路中。

为了深入了解RLC元件的特性，电子工程师需要对其进行阻抗特性测定。

本文将展示如何实现RLC元件的阻抗特性测定，包括基础原理、测试方法及其应用场景。

一、基础原理1.阻抗概述电路中的阻抗是指电路中的电流和电压之间的关系，阻抗为复数，包含了阻抗的实部和虚部。

实部表示电路的电阻，虚部表示电路中的反应性元件（电感和电容）。

RLC电路是由电阻（R）、电感（L）和电容（C）组成的电路。

RLC电路在频率不同时具有不同的阻抗特性。

在低频时，电阻起主导作用，阻值大于其它两个元器件的阻抗。

此时可以看作一个纯电阻电路。

在中等频率时，电感和电容的阻抗将相等，阻抗的虚部相消。

此时可以看作一个纯电容电路或纯电感电路。

在高频时，电容起主导作用，阻抗的虚部具有相当大的值，可以看作一个纯电容电路。

3. 相位差电路中电流和电压之间存在相位差。

相位差取决于电路中各元器件的阻抗特性。

当电阻为主导时，相位差为零度；当电感和电容抵消时，相位差为九十度；当电容为主导时，相位差为零度。

二、测试方法RLC元件的阻抗特性测试需要使用阻抗仪。

阻抗仪能够测量输入电压和输出电流的幅值和相位，进而测量出阻抗的实部和虚部，此外，阻抗仪还能够显示阻抗、电感、电容等阻抗特性参数。

1. 测量电感阻抗为了测量电感阻抗，首先需要把电感器与频谱仪或矢量网络分析仪（VNA）或阻抗仪连接。

在测量电感器之前应注意前期的校准操作，确保测试的精度和准确性。

连接后，设置测试频率和测试信号电平。

对于低频测量，建议选择频谱仪，对于高频测量，建议选择阻抗仪或矢量网络分析仪。

要测量电容阻抗，需要连接电容与阻抗仪或矢量网络分析仪。

对于测量大容量电容，可以选择直接连接；对于小型电容器，可以先安装在电路板上，再连接到阻抗仪或矢量网络分析仪上。

设定测试频率和测试信号电平等参数后，可通过仪器显示和读取电容阻抗的值。

RLC元件阻抗特性测定RLC电路是一种包含电阻、电感和电容的电路，其中电阻、电感和电容分别对电路的电流、电压和电能的传递起着不同的作用。

电路中的元件阻抗特性是指针对不同频率下的电流对阻抗的影响，即元件对不同频率的电流的响应情况。

在RLC电路中，电阻元件的阻抗为纯实数，由欧姆定律可以得到电阻元件的阻抗为R。

而电感元件的阻抗是响应频率而变化的，即电感元件的阻抗大小和电流频率有关，随着频率的增加阻抗逐渐增加。

而电容元件的阻抗则是响应频率而变化的，即电容元件的阻抗大小和电流频率有关，随着频率的增加阻抗逐渐减小。

RLC电路的元件阻抗特性可以通过多种不同的测量方法来确定。

其中一种常见的方法是使用网络分析仪进行测量。

网络分析仪是一种用于测量电路中各种元件的性质的仪器。

在使用网络分析仪进行测量时，可以输入不同频率的电流来确定电路中元件的阻抗响应特性。

另一种常见的方法是使用示波器进行测量。

在使用示波器进行测量时，可以将电路中的元件与信号源连接在一起，并且在电路中输入不同频率的信号，然后使用示波器来测量电路中的电压和电流关系，从而计算出元件的阻抗特性。

在进行RLC电路的元件阻抗特性测定时，需要注意的一点是要选取合适的测量方法，并根据电路的实际情况进行调整。

其中最关键的是测量时选取的频率范围及测量的误差要保证在一定范围内，来避免测量结果的误差。

总的来说，RLC电路的元件阻抗特性对电路的使用及设计有很大的影响。

因此，对于RLC电路元件的阻抗特性进行测定是非常重要的。

通过合适的测量方法及注意事项，可以得到精确的测量结果，为电路的使用及设计提供基础数据支持。

实验六R、L、C元件阻抗特性的测定一、实验目的1.验证电阻R、感抗X L、容抗X C与频率的关系，测定R～f、X L～f及Xc～f特性曲线。

2.加深理解R、L、C元件端电压与电流间的相位关系。

二、原理说明1.在正弦交变信号作用下，R、L、C电路元件在电路中的抗流作用与信号的频率有关，它们的阻抗频率特性R～f，X L～f，Xc～f曲线如图6-1所示。

其中X L= ωL=2пfL，X C=1/ωC=1/2пfc 。

2.单一参数R、L、C阻抗频率特性的测量电路如图6-2所示。

图6-1 图6-2图中R、L、C为被测元件，r为电流取样电阻。

改变信号源频率，测量R、L、C元件两端电压U R、U L、U C，流过被测元件的电流则可由r两端电压除以r 得到。

3.元件的阻抗角（即U、i的相位差φ）（1）R与r串联时：阻抗角φ为0（2）L与r串联时：阻抗角φ为arctgωL/r,即arctg2пfL/r（3）C与r串联时，阻抗角φ为arctg(-1/ωCr),即arctg(-1/2пfcr)可见在L与r串联或C与r串联时，元件的阻抗角随输入信号的频率变化而改变，将各个不同频率下的相位差画在以频率f为横坐标、阻抗角φ为纵座标的座标纸上，并用光滑的曲线连接这些点，即得到阻抗角的频率特性曲线。

图6-3用双踪示波器测量阻抗角的方法如图6-3所示。

从示波器上测得一个周期占n秒，输入输出波形时延占m秒，则实际的相位差φ（阻抗角）为φ＝m×3600 / n。

三、实验设备R、L、C元件阻抗特性实验板、交流毫伏表、双踪示波器、函数信号发生器。

四、实验容1．测量R、L、C元件的阻抗频率特性实验电路图如下图所示：(L取为40mH)通过导线将函数信号发生器输出的正弦信号接至上图的电路，作为激励源Ui，并用交流毫伏表测量，使激励电压的有效值为U＝3V，并在实验过程中保持不变。

使信号源的输出频率从200Hz逐渐增至900Hz左右，并用导线将r分别接通R、L、C三个元件，用交流毫伏表分别测量U R、Ur；U L、Ur；Uc、Ur, 并通过计算得到各频率点时的R、X L与Xc之值，记入表1中。

实验十四 R L C元件阻抗特性的测定一、实验目的l、验证电阻,感抗、容抗与频率的关系,测定R-f, X L-f与Xc-f特性曲线。

2、加深理解R、L、C元件端电压与电流间的相位关系。

二、原理说明1、在正弦交变信号作用下,电阻元件R两端电压与流过的电流有关系式在信号源频率f较低情况下,略去附加电感及分布电容的影响,电阻元件的阻值与信号源频率无关,其阻抗频率特性R-f如图14-1。

如果不计线圈本身的电阻R L，又在低频时略去电容的影响,可将电感元件视为纯电感,有关系式感抗随信号源频率而变,阻抗频率特性X L-f如图14-1。

在低频时略去附加电感的影响,将电容元件视为纯电容,有关系式容抗随信号源频率而变,阻抗频率特性Xc-f如图14-1。

2、单一参数R、L、C阻抗频率特性的测试电路如图14－2所示. 图中R、L、C为被测元件, r为电流取样电阻。

改变信号源频率,测量R、L、C 元件两端电压，U R、U L、Uc.流过被测元件的电流则可由r两端电压除以r所得到。

3、元件的阻抗角(即相位差φ)随着输入信号的频率变化而改变,同样可用实验方法测得阻抗角的频率特性曲线φ-f。

用双踪示波器测量阻抗角(相应差)的方法将欲测量相位差的两个信号分别接到双踪示波器YA和YB两个输入端。

调节示波器有关旋钮,使示波器屏幕上出现两条大小适中、稳定的波形,如图14-3所示,荧光屏上数得水平方向一个周期占n格,相位差占m格,则实际的相位差φ(阻抗角)为三、实验设备四、实验内容1 ~测量单一参数R、L、C元件的阻抗频率特性实验线路如图14-2所示,取R=lOOOΩ， L=1OmH. C=1uf: r=200Ω。

通过电缆线将函数信号发生器输出的正弦信号接至电路输入端,作为激励源u.并用交流毫伏表测量, 使激励电压的有放值为U=3V.并在整个实验过程中保持不变。

改变信号源的输出频率从200Hz逐渐增至5KHz (用频率计测量),并使开关S分别接通R、L、C三个元件,用交流毫伏表分别测量, U R、Ur; U L Ur; Uc、Ur。

实验十R、L、C元件阻抗特性的测定一、实验目的1、验证电阻、感抗、容抗与频率的关系，测定R-f, XL-f与XC-f特性曲线。

2、加深理解R、L、C元件端电压与电流间的相位关系。

二、实验内容1、测量单一参数R、L、C元件的阻抗频率特性。

2、用双踪示波器观察rL串联和rC串联电路在不同频率下阻抗角的变化情况，并作记录。

四、实验原理1、单一参数R-f, X L-f与X C-f阻抗频率特性曲线在正弦交流信号作用下，电阻元件R两端电压与流过的电流有关系式U*=RI*。

在信号源频率f较低情况下，略去附加电感及分布电容的影响，电阻元件的阻值与信号源频率无关，其阻抗频率特性R-f如图14.1所示。

图14.1 阻抗频率特性如果不计线圈本身的电阻RL，又在低频时略去电容的影响，可将电感元件视为纯电感，有关系式U*L = jXLI*，感抗XL=2 f L，感抗随信号频率而变，阻抗频率特性XL－f如图14.1所示。

在低频时略去附加电感的影响，将电容元件视为纯电容元件，有关系式U *Ｃ=-jXCI *，容抗XC=fcπ21，容抗随信号源频率而变，阻抗频率特性XC -f 如图14.1所示。

图14.2 阻抗频率特性测试电路2、 单一参数R 、L 、C 阻抗频率特性的测试电路如图14.2所示。

图中R 、L 、C 为被测元件，r 为电流取样电阻。

改变信号源频率，测量R 、L 、C 元件两端电压UR 、UL 、UC ，流过被测元件的电流则可由r 两端电压除以r 得到。

3、 示波器测量阻抗角的方法元件的阻抗角（即相位差φ）随输入信号的频率变化而改变，可用实验方法测得阻抗角的频率特性曲线φ~f 。

用双踪示波器测量阻抗角（相位差）的方法：将欲测量相位差的两个信号分别接到双踪示波器YA 和YB 两个输入端。

调节示波器有关旋钮，使示波器屏幕上出现两条大小适中、稳定的波形，如图14.3所示，荧光屏上数得水平方向一个周期占n 格，相位差占m 格，则实际的相位差φ（阻抗角）为φ=m ×n ︒360。

学号&姓名日期&设备2021.4.7 成绩实验题目实验三、单一参数元件R、C、L阻抗特性的测定实验目的验证电阻R、感抗X L、容抗X C与频率f的关系，绘制频率特性曲线；了解串联交流电路谐振的特征。

实验仪器低频信号发生器、交流毫伏表、双踪示波器R=1kΩ、r=30Ω（1）电容C=0.1uF，电感L 0.1H，方格纸（1张）注意事项信号发生器、示波器、交流毫伏表等交流设备避免相互影响，要叠十字“共地”连接。

一、【预习内容】（10分，关键词，简洁，无需完整）二、【实验电路图】三、【实验内容】（60分）步骤一、R、L、C元件的阻抗频率特性实验电路如图3.2。

1、验证单一参数元件的阻抗频率特性（大小与频率关系，R-f，X L-f与X C-f）。

表3.2、单一元件的阻抗频率特性记录表（U=3V，测量U r，大小关系）频率f(KHz) 0.2 0.4 0.812345R U r (mV) 81.3 81.5 81.4 81.3 80.8 80.2 79.7 79.3 I R=U r/r (mA) 2.723 2.720 2.713 2.713 2.700 2.680 2.667 2.653 R=U/I R(KΩ） 1.101 1.103 1.106 1.106 1.111 1.119 1.125 1.131L U r (mV) 483.4 315.1 172.7 139.3 69.8 45.8 33.6 26.2 I L=Ur/r (mA) 16.113 10.503 5.757 4.643 2.327 1.527 1.120 0.873 X L=U/I L(KΩ）0.186 0.286 0.521 0.646 1.289 1.965 2.679 3.436C U r (mV) 9.2 20.1 42.3 53.3 107.3 160.8 213.0 263.8 I C=U r/r (mA) 0.307 0.67 1.41 1.777 3.577 5.36 7.1 8.793 Xc=U/I C (KΩ）9.772 4.478 2.128 1.688 0.839 0.560 0.423 0.341示波器测量阻抗角：电阻R，感抗X L、容抗X C与频率f的关系：X L=2πfL X C=1/2πfC图3.5、双踪示波器测量阻抗角图3.4、RLC串联电路的阻抗频率特征测量电路图3.2、单一元件的阻抗频率特性的测量电路用方格纸绘制R、L、C三元件的阻抗频率特性曲线（附后）。

实验7 RLC元件阻抗特性的测定-学生.doc
本实验以系统性的调试仪器，以及简单的电路结构，以定量的测量方式，测量RLC
（电阻电感电容）元件阻抗特性，研究其电路中的一些空洞和稳压电路，以及复杂电路中
的一些特殊功能，包括电流测量，单点多点电压测量，过程控制，滤波，精密控制和稳压
控制等，这些特殊功能都在于RLC元件的特殊功能，通过对RLC元件阻抗特性的深入研究，可以掌握RLC元件的特殊用法。

RLC元件是由三种电子器件组成的电子组件，由电阻（R）、电感元件（L）和电容元
件（C）组成。

它们之间具有密切联系和相互作用，通过电容和电感的相互作用，反映出RLC电路参数ialues。

RLC元件由于特殊的结构特性，具有特别稳定的电压特性，可满足
在复杂电路中特殊功能的需求。

所以，RLC元件阻抗特性是电子行业关注的热点，而及时
准确地测量RLC元件阻抗特性，对于电子行业产品的研发、生产和质量检测至关重要，仅
仅基于此就可以想象得出，此实验在电子行业有着重要的实际应用价值。

此实验是以调试电子仪器为基础的，首先构建测量电路，查看电路，明确测量目标，
把RLC元件接在调试仪上，启动仪器，把RLC元件绕组接在测量设备中，把所需实现的频
率调节到最喜欢的值，观察调节结果，绘制RLC元件阻抗特性曲线，重复上述过程，并以
数据的形式记录，最后进行结果分析。

因此，从上述实验可以得出，通过调试电子仪器，测量RLC元件阻抗特性，可以得出RLC元件在电子行业中的特殊用法，为电子产品的研发和生产提供有效的帮助，起着重要
的实际意义。