[實驗內容]
對RC、RL、LCR電路的穩態特性的觀測採用正弦波.對LCR電路的暫態特性觀測可採用直流電源和方波信號,用方波作為測試信號可用普通示波器方便地進行觀測；以直流信號作實驗時,需要用數字存儲式示波器才能得到較好的觀測.
GT4503/A(微機型) LCR電路實驗儀的使用及性能參見附錄,示波器的使用參照廠家的說明書或實驗老師的指導.注意：儀器採用開放式設計,使用時要正確接線,不要短路功率信號源,以防損壞.
一、RC串聯電路的穩態特性
1、RC串聯電路的幅頻特性
選擇正弦波信號,保持其輸出幅度不變,分別用示波器測量不同頻率時的UR、UC,可取C=0.1μF,R=1KΩ,也可根據實際情況自選,R、C參數.
用雙通道示波器觀測時可用一個通道監測信號源電壓,另一個通道分別測UR、UC ,但需注意兩通道的接地點應位於線路的同一點,否則會引起部分電路短路.
2、RC串聯電路的相頻特性
將信號源電壓U和UR分別接至示波器的兩個通道,可取C=0.1μF,R=1KΩ(也可自選).從低到高調節信號源頻率,觀察示波器上兩個波形的相位變化情況,先可用李薩如圖形法觀測,並記錄不同頻率時的相位差.
二、RL串聯電路的穩態特性
測量RL串聯電路的幅頻特性和相頻特性與RC串連電路時方法類似,可選L=10mH,R=1KΩ,也可自行確定.
三、LCR串聯電路的穩態特性
自選合適的L值、C值和R值,用示波器的兩個通道測信號源電壓U和電阻電壓UR,必須注意兩通道的公共線是相通的,接入電路中應在同一點上,否則會造成短路.
1、幅頻特性
保持信號源電壓U不變(可取Upp=5V),根據所選的L、C值,估算諧振頻率,以選擇合適的正弦波頻率範圍.從低到高調節頻率,當UR的電壓為最大時的頻率即為諧振頻率,記錄下不同頻率時的UR大小.
2、相頻特性
用示波的雙通道觀測U,的相位差,UR的相位與電路中電流的相位相同,觀測在不同頻率下的相位變化,記錄下某一頻率時的相位差值.
四、LCR並聯電路的穩態特性
按圖9進行連線,注意此時R為電感的內阻,隨不同的電感取值而不同,它的值可在相應的電感值下用直流電阻表測量,選取L=10mH、 C=0.1μF 、R′=10KΩ.也可自行設計選定.注意R′的取值不能過小,否則會由於電路中的總電流變化大而影響UR′的大小.
1、LC並聯電路的幅頻特性
保持信號源的U值幅度不變(可取UPP為2~5V),測量U和 UR′的變化情況.注意示波器的公共端接線,不應造成電路短路
2、LCR並聯電路的相頻特性
用示波器的兩個通道,測U與UR′的相位變化情況.自行確定電路參數.
五、RC串聯電路的暫態特性
如果選擇信號源為直流電壓,觀察單次充電過程要用存儲式示波器.我們選擇方波作為信號源進行實驗,以便用普通示波器進行觀測.由於採用了功率信號輸出,故應防止短路.
1、選擇合適的R和C值,根據時間常數τ,選擇合適的方波頻率,一般要求方波的周期T＞10τ,這樣能較完整地反映暫態過程,並且選用合適的示波器掃描速度,以完整地顯示暫態過程.
2、改變R值或C值,觀測UR或UC的變化規律,記錄下不同RC值時的波形情況,並分別測量時間常數τ
3、改變方波頻率,觀察波形的變化情況,分析相同的τ值在不同頻率時的波形變化情況.
六、RL電路的暫態過程
選取合適的L與R值,注意R的取值不能過小,因為L存在內阻.如果波形有失真、自激現象,則應重新調整L值與R值進行實驗,方法與RC串聯電路的暫態特性實驗類似.
七、LCR串聯電路的暫態特性
1、先選擇合適的L、C值,根據選定參數,調節R值大小.觀察三種阻尼振蕩的波形.如果欠阻尼時振蕩的周期數較少,則應重新調整L、C值.
2、用示波器測量欠阻尼時的振蕩周期T和時間常數τ.τ值反映了振蕩幅度的衰減速度,從最大幅度衰減到0.368倍的最大幅度處的時間即為τ值.
八、整流濾波電路的特性觀測
1、半波整流
按圖17原理接線,選擇正弦波信號作電源.先不接入濾波電容,觀察U與Uo的波形.
再接入不同容量的C值.觀察Uo波形的變化情況.
2、橋式整流
按圖18原理接線,先不接入濾波電容,觀察Uo波形,再接入不同容量的C值.觀察Uo波形的變化情況,並與半波整流比較有何區別.