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Up-p=5V,f=1KHz的正弦波。
2．取上述正弦波作Ui，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。
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