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单相交流电RLC串联电路分析
作者：卢易枫
来源：《科技创新与应用》2015年第04期
摘 要：文章详细分析了单相交流电作用下，RL串联电路的电压、电流之间的关系，RC串联电路的电压、电流之间的关系，RLC串联电路的电压、电流之间的关系。并用向量图的形式直观的表示其电压电流之间的关系。
关键词：单相交流电；电压电流关系；RLC串联电路
引言
单相交流电路，纯电感元件电压超前电流90°，纯电容元件电压滞后电流90°。RLC串联电路总电压与电流之间的关系比较复杂。
1 RL串联电路分析
参考文献
[1]王殿宾.电工技术[M].机械工业出版社，2012.
[2]张巍山.电工基础[M].中国电力出版社，2010.
作者简介：卢易枫（1977-），女，硕士研究生，河南新乡人，讲师，研究方向：电气控制及自动化。
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RLC串联电路的暂态过程实验报告
【实验目的】
1、研究当方波电源加于RC、RL串联电路时产生的暂态放电曲线及用示波器测量电路半衰期的方法，加深对电容充、放电规律的认识。
2、观察当方波电源加于RLC串联电路时产生的阻尼衰减振荡的特性及测量方法。
【试验仪器】
信号发生器、双踪数字存储示波器、电阻、电感、电容、导线若干、面包板
【实验原理】
1. 数字示波器可以观察由信号发生器产生的波形.
2. 在由电阻R及电容C组成的直流串联电路中，暂态过程即是电容器的充放电过程.充电时)1(tceEU；放电时，tceEU·.其中，τ为时间常数，且RC.取对数作出相关图像拟合直线可以求得τ.
3. 在由电阻R、电容C及电感L组成的直流串联电路中，根据电阻R阻值的不同，暂态过程有三种状态，即：欠阻尼、临界阻尼和过阻尼.
【实验步骤】
1、RC：（1）选择合适的R和C值，根据时间常数，选择合适的方波频率，一般要求方波的周期T＞10 ，这样能较完整地反映暂态过程，并且选用合适的示波器扫描速度，以完整地显示暂态过程。
（2）把方波信号发生器、电阻R、电容C，示波器按图1接线。
（2）选取不同的电阻R，观察UC 的波形。并记录二组电阻和电容取不同值时UC 的波形（可拍照反映其差别）。
（4）测量相应的二组半衰期T1/2，求出和R的实验值，并与理论值R进行比较。
2、RLC：（1）根据实验选用的电容和电感的值，算出临界电阻的阻值 。
（2）按图3接线,观测欠阻尼状态和过阻尼状态下电容上Uc的波形。（拍照）
五、实验结果
1、RC
R理论值 C理论值 理论值
21T 实际值 R实际值
1000Ω 0.022μF 22us 15.25 20us 1031.8Ω
2、RLC
C L R
欠阻尼 0.022μF 10mH 51Ω
过阻尼 1μF 10mH 200Ω
临界 0.022uF 10mH 2000Ω
RLC串联电路知识点与习题
一、知识点一览表：
名称 RL串联电路 RC串联电路 RLC串联电路
生活应用 日光灯、变压器、电动机 阻容耦合放大器可控硅电路中的RC移相电路
电路图
iuuRucRCiuuRuLLRucC
向量图
IULURUφIUCURUφUUUUC－ULIUCURUφULULXC>XLXL >XCIUCURUφULUL－UCUCIUCUR=UΦ=0ULXC=XL阻性电路容性电路感性电路L>UC，总电流超前总电压C>UL，总电压超前总电流C＝UL，总电压与电流同相
RXRXXUUUCLRCLarctanarctanarctan
U、i
相位关系 总电压在相位上比电流超前，比电感电压滞后
超前角：
RXUULRLarctanarctan 总电压在相位上比电流滞后，比电容电压
超前。相位角
RXUUCRCarctanarctan
电压与
电流
222222)()(LLLRXRIIXIRUUU
222222)()(CCCRXRIIXIRUUU
222222)()()()(LCLCLCRXXRIIXIXIRUUUU
阻
抗 22LXRZ 22CXRZ 22)(LCXXRZ
电路的有功功率
电阻消耗的有功功率：P＝I2R＝URI＝UIcosφ＝Scosφ
电路的无功功率 QL＝I2XL＝ULI＝UIsinφ QC＝I2XC＝UCI
＝UIsinφ CLCLCLXIXIIUIUQQQ22
视在功率 22QPUIS
RP│XL－XC│ZS│QL－QC│阻抗三角形功率三角形 功率因数 ZRUUSPRcos
二、习题：
（一）填空题：
1. RL串联电路中，（ ）、（ ）和（ ）构成电压三角形。(用符号表示)
2. RL串联电路中，（ ）、（ ）和（ ）构成阻抗三角形。(用符号表示)
扬州大学 物理学院大学物理综合实验训练论文
1
扬州大学物理科学与技术学院
大学物理综合实验训练论文
实验名称：RL、RC串联电路幅频特性和相频特性研究
班级：物教1101班
姓名：***
学号：*********
指导老师：***
扬州大学 物理学院大学物理综合实验训练论文
2
RL、RC串联电路幅频特性和相频特性研究
（扬州大学 物理1101 刘玉桃 学号110801114 指导老师：徐秀莲）
摘要
在交流电路中，电阻值与频率无关，电容具有“通高频，阻低频”的特性，电感具有“通低频，阻高频”的特性。将正弦交流电压加到电阻、电容和电感组成的电路中时，各元件上的电压及相位会随着变化，这称作电路的稳态特性。当把正弦交流电压Vi输入到RC（或RL）串联电路中时，电容或电阻两端的输出电压V0的幅度及相位将随输入电压Vi的频率而变化。这种回路中的电流或电压与输入信号频率间的关系，称为幅频特性；回路电流和电压间的相位差与频率的关系，称为相频特性。将电容、电阻、电感串联起来，可以得到特殊的幅频特性和相频特性。本实验主要研究了交流电路中RL、RC串联电路的幅频特性和相频特性，不难得出，在RL、RC串联电路中，各元件上的电压幅度及相位随信号频率的改变而改变。
关键字：稳态特性；幅频特性；相频特性。
1.实验目的
（1） 研究RL、RC串联电路对正弦交流信号的稳态响应
（2） 学习使用双踪示波器,掌握相位差的测量方法；
2.实验仪器
名称 数量 型号
1、双踪示波器 一台 自备
2、低频功率信号源 一台 自备
3、九孔插件方板 一块 SJ-010
4、万用表 一只 自备
5、电阻 2只 40Ω、1kΩ
