实验六RLC串联谐振电路电路的研究.doc

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1、实验六RLC串联谐振电路电路的研究一、实验目的(1)学习测泄RLC串联电路谐振曲线的方法，加深对串联谐振电路特性的理解。(2)学习对谐振频率、通频帯和品质因数的测试方法。二、实验原理(1)RLC串联电路(图4-7-1)的阻抗是电源角频率3的函数，即

2、Zk(pE4-7-1当3L—丄=0时，电路处于串联谐振状态，谐振角频率为谐振频率为2KVLC显然，谐振频率仅与元件L、C的数值有关，而与电阻R和激励电源的角频率(J无关。当时，电路呈容性，阻抗角e〈0；当时，电路呈感性，阻抗角*<0o(2)电路处于谐振状态时的特性图4-7-2%1山于冋路总电抗Xo=30-1/30C二0，因此，回路阻抗

3、

4、Z°

5、为最小值，整个回路相当于•个纯电阻电路，激励电源的电压与冋路的响应电流同相位。%1山于感抗3OL容抗1/3OC相等，所以电感上的电压IV与电容上的电压Uc'数值相等，相位相差180%电感上的电压（或电容上的电压）与激励电压Z比称为品质因数Q,即:L和C为定值的条件下，Q值仅仅决定于冋路电阻R的大小。%1在激励电压（有效值）不变的情况下，冋路中的电流I二Us/R为最大值。（3）串联谐振电路的频率特性%1冋路的响应电流与激励电源的角频率的关系称为电流的幅频特性（农明英关系的图形为串联谐振曲线），表达式为:当电路的L和C保持不变时，改变R的大小，可以得出不同Q值时电流的幅频特性曲线

6、（如图4-7-2）o显然，Q值越高，曲线越尖锐°为了反映一般情况，通估研究电流比1/1。与角频率比间的函数关系，即所谓通用幅频特性。其衣达式为:这里，I。为谐振时的冋路响应电流。图4-7-3画出了不同Q值下的通用幅频特性曲线，显然，Q值越高，在一定的频率偏移下，电流比下降得越厉害。幅频特性曲线可以山计算得出，或用实验方法测定。%1为了衡最谐振电路对不同频率的选择能力，立义通用幅频特性中幅值下降至峰值的0.707倍时的频率范围（图4-7-3）为相対通频带（以B表示），即B二a）2/a）Q-a）/a）°显然，Q值越高，和対通频带越窄，电路的选择性越好。%1激励电压和冋路响应电流的相角差

7、e与激励源角频率⑺的关系称为柑频特性，它口J山公式：(p(3)=arctan计算得出或山实验测定。相角©和3/5的关系称为通用相频特性，如图4-7-4所示。谐振电路的幅频特性和相频特性是衡吊「电路特性的重耍标志。(4)串联谐振电路中，电感电压UL=Iu)L=3业Jr“(3L-為2电容电压显然,Ul与Uc都是激励3源角频率3的函数，Ul(3)和Uc(3)曲线如图4-7-5所示。当Q>0.707时,山和Ul才能出现峰值,并且Uc的峰值出现在3=3c<3°处，山的峰值出现在a)二a)i〉a)o处。Q值越高，出现峰值处离(必越近。图4-7-4图4-7-5三、实验设备(1)示波器1台(2)信

8、号发生器1台(3)晶体管毫伏表1只(4)电感线圈1个(5)电容箱1只(6)电阻箱1只四、实验内容1、测量RLC串联电路响应电流的幅频特性曲线的山(3)、止(3)曲线实验电路如图4-7-6所示。确定元件R、L、C的数值之后，保持止弦信号发生器输出电压US(有效值)不变，测量不同频率时的Ur、Ik和Uc。为了取点合理，可先将频率山低到高初测一次，注意找出谐振频率h以及出现止绘大值时的频率仕和出现&最大值吋的f,然后，根据曲线形状选取频率，进行正式测最。记录表格白拟。2、保持Us和L、C数值不变，改变电阻R的数值(叩改变冋路Q值)，重复上述实验。3、测量RLC$联电路的相频特性曲线。保持

9、Us不变，用示波器测量不同频率时Us与山的相角差(测量方法参见第3章中“示波器及其测量方法”有关部分)。记录表格自拟。4、选做实验将图4-7-6中电容换成另一值，测量其幅频特性。U二R(_)图4-7-6五、注意事项(1)每次改变信号电源的频率后，注意调节输出电床(有效值)，使英保持为定值。(2)实验前应根据所选元件数值，从理论上计算出谐振频率f。和不同Q值时的(讥、(讥、⑺l等数值，以便和测量值加以比较。(3)在测量U,.和止时，注意信号源和测量仪器(晶体管毫伏表或示波器等)公共地线的接。六、预习与思考题(1)实验中，当RLC串联电路发生谐振时，是否有山二Us和山二山?若关系式不成

10、立，试分析其原因。(2)可以用哪些实验方法判别电路处于谐振状态？七、实验报告(1)根据实验数据，在坐标纸上绘出不同Q值下的通用幅频特性曲线、相频特性曲线以及山(3)、Uc(3)曲线，分别与理论计算值相比较，并作简略分析。(2)通过实验总结RLC串联谐振电路的主要特点。(3)回答思考题。