王　慧　李国文　仲扣庄

(1. 南京师范大学教师教育学院，江苏　南京　210097；2. 南京师范大学物理科学与技术学院，江苏　南京　210023)



RL电路特性的定量研究

王慧1李国文1仲扣庄2

(1. 南京师范大学教师教育学院，江苏南京210097；2. 南京师范大学物理科学与技术学院，江苏南京210023)

笔者定量研究RL电路中电压、电流之间相位差的变化规律，探究电感、电阻和信号频率对电压、电流之间相位差的影响.

RL电路；相位差；控制变量法

1　实验原理

图1

根据上述讨论，保持L和R大小不变时，随着ω的增大，电源电压与电流之间的相位差Δφ逐渐增大；保持ω和L不变时，随着R的增大，相位差Δφ逐渐减小；保持ω和R不变时，随着L的增大，相位差Δφ逐渐增大.

2　实验方案

笔者采用控制变量法，测量当f、R、L中单个变量改变时的相位差，分析相位差的变化规律.

图2

图3

3　实验数据处理和分析

3.1验证相位差Δφ与电阻R的关系

保持正弦信号源频率为1kHz，改变电阻R，分别观察接入电感为0.01H和0.1H时，电源电压与电流的之间的相位差Δφ与接入电阻R之间的关系，数据记录见表1和表2，相位差Δφ与电阻R关系曲线图像如图4、图5.

表1　相位差Δφ与电阻R的关系　(f=1kHz，L=0.01H)

表2　相位差Δφ与电阻R的关系　(f=1kHz，L=0.1H)

图4　L=0.01H时的Δφ-R图像

图5　L=0.1H时的Δφ-R图像

误差分析：当L=0.01H时，百分误差E=0.33%；当L=0.1时，百分误差E=0.67%.表1和表2中低频信号的频率都是1kHz,电感L分别是0.01H和0.1H，从图4和图5中我们可以看出：RL电路中随着电阻的增大，电压与电流之间的相位差Δφ逐渐减小.

3.2探究相位差Δφ与信号源频率f的关系

保持接入电阻R=40Ω，分别观察接入电感为0.01H和0.1H时，电压与电流之间……