实验22 RC、RL串联电路的稳态特性
一．目的要求
1.了解RC及RL串联电路的稳态特性。 2.观察RC低通电路的滤波作用。 3.学习使用相位计测量相位差。 二．引言
在电工电路特别是在电子电路中，时常用RC或RL串联的分压电路来传输交流电压信号。如果给该串联的电路加上正弦交流电压，则经历一段暂态过程，电路中的电流和每个元件上的电压便稳定下来，称为稳定状态。在稳定状态下，以总电压为输入电压，以一个元件上的电压为输出电压，则输出电压与输入电压之比称为该电路的传输系数，它是复数。当输入电压频率改变时，传输系数的模和幅角也将随着改变。本实验将研究这种变化规律——电路的幅频特性和相频特性。 三．原理
1.RC电路：高通与低通
见图1：若输出电压U1是从电阻R上取的，称该电路为高通电路。若输出电压U2是从电容上取的，该电路为低通电路。
R 信号发生器U1CU2
图1
2.RC全通电路
如右图2所示，当满足R1C1=R2C2 （3.1）条件时， 可以证明传输系数的模和幅角分别如下所示：
C1R1U1R2 (3.2) K(U2)?R1?R2 信号发生器??0 (3.3)
C2它们均与频率无关，故该电路为全通电路，
亦称脉冲分压电路。
3.RL串联电路：RL串联电路用得较少，这里不再讨论。
四．仪器用具
标准电阻（1KΩ），标准电容（0.1μF），标准电感（0.1H），双踪示波器，信号发生器，相位计。 五．实验内容
1.研究RC高通、低通电路的传输特性
将图1电压U1、U2分别送至示波器1，2通道。信号发生器输出电压调为3伏左右。调出U1、U2波形。在信号发生器的输出为159.2Hz、1592Hz和15.92KHz等频率下，分别测出荧光屏上U1和U2R波形高度，再分别
算出传输系数K值。在上述每一个频率上，用相位计测出输出电压与输入电压之间的幅角?。
127
R2U23.研究全通电路的传输特性 参照图2，方法同上，将图22.5中u、u2分别送到示波器Y1、Y2输入端。对应于信号源频率159.2Hz、1592Hz和15.92KHz，分别测出传输系数K。用相位计测出每一个频率下的幅角?（图中C1=C2=0.1μF，R1=R2=1KΩ）。 六．考查题
1.RC电路中，两元件数值之积RC具有时间的量纲，故称RC值为该电路的时间常数。当R=1KΩ、C=0.1μF时，时间常数是多少秒？在RL电路中，R=1KΩ，L=0.1H，时间常数L/R是多少秒？它们对应的?0和f0分别是多少？
2.要测RC串联电路总电压u和电流i间的相位差?，图1所示电路应如何与示波器连接？前述哪个实验内容测了这个?值？ 七．思考题
1.RL低通电路，在?0（或在f0）处，测得的传输系数K及其幅角?为什么与理论值有一定偏差？ 2.试证图2中满足R1C1=R2C2时，传输系数K与频率无关。
3.试设计一电路及相应的测量方法来测CX（电容CX的损耗电阻可忽略，电容CX数值0.1μF左右，其他元件自选）。
128