当前位置：首页 > news >正文

我主编的电子技术实验手册（22）——RC并联电路

news 2024/11/5 15:57:57

本专栏是笔者主编教材（图0所示）的电子版，依托简易的元器件和仪表安排了30多个实验，主要面向经费不太充足的中高职院校。每个实验都安排了必不可少的【预习知识】，精心设计的【实验步骤】，全面丰富的【思考习题】。因此，对于开展电子技术教学犯愁的师生，本专栏应该能够帮到你们。

实验22 RC并联电路

【实验目的】

学会测量 RC 并联电路的电流相量。
理解 RC 并联电路的电流相量和相位角是如何随频率变化的。

【预习知识】

在串联电路中，由于所有元件的电流都一样，因此通常将电流作为电路的参考相量。同理，并联电路中所有元件的电压都一样，所以将电压作为参考相量便于理解和计算，每条支路的电流都与参考电压相比。对于并联电路中的交流量，基尔霍夫电流定律依然适用，只不过各电流以相量的形式参与运算。

图1所示的 RC 并联电路，如果已知每条支路的阻抗，那么就可以通过欧姆定律算出每条支路的电流。于是，相应的电流相量图也就能画出了。电阻支路的电流和电压是同相位的，电容支路的电流则超前电压 90°，两个电流相量相加得到总电流相量。根据平行四边形法则，总电流的相量正好是对角线，可由勾股定理求出：

$I_{T}=\sqrt{I_{R}^{2}+I_{C}^{2}}$

在本实验测试电路中，分别在电容支路和总支路上串联了一个 1.0kΩ 电阻，用来“感知”电流。因为示波器无法测量电流，于是通过测量这两个附加电阻上的微小压降来间接测量电流。相对于支路的交流阻抗来说，这两个电阻的阻值可以忽略不计。

【实验元件与仪器】

100kΩ 电阻1支，1.0kΩ 电阻两支
1nF 陶瓷电容1支
函数信号发生器1台
示波器1台

【实验内容及步骤】

1. 准备好本实验所需的 3 支电阻和 1 支电容，用万用表实测一下各阻值，记录在表 1 中。其中， $R_{S1}$ 和 $R_{S2}$ 就是用来间接测量电流的“感知”电阻。如果有条件，再实测一下电容的大小；如果没有，则用标称值。

2. 按照图 2 完成本实验测试电路的连线。设置函数发生器的输出为正弦波，频率 1.0kHz，峰峰值 6.0V，并将该信号接到示波器的 CH1 通道进行验证。

3. 这一步，首先将示波器的 CH2 通道接在电阻 $R_{S2}$ 上，测得其峰峰值；接着，再接在电阻 $R_{1}$ 上，测得其峰峰值；最后，再通过两通道信号差的方式测得电阻 $R_{S2}$ 的峰峰值。将这 3 个测量值记录在表 1 中。

4. 通过欧姆定律计算每条支路电流的峰峰值，再换算出有效值，将结果记录在表 1 中。

5. 在图 3 中绘制 $R_{1}$ 支路电流 $I_{R1}$ 、 $C_{1}$ 支路电流 $I_{C1}$ 和总电流 $I_{T}$ 的相量。 $I_{T}$ 即流过 $R_{S1}$ 的电流， $I_{C1}$ 即流过 $R_{S2}$ 的电流。忽略这两个“感知”电阻对相量图的影响，注意相量的方向，在图中标出每个相量的大小。