实验_RLC串联谐振.doc

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1、实验六RLC串联谐振电路的研究一、实验目的：v1.观察串联谐振现象，加深对谐振条件和特点的理解。v2.掌握RLC串联电路谐振频率的测定方法，绘制RLC串联电路的谐振曲线。3.熟悉信号发生器、万用表和双踪示波器的使用。二、实验仪器：信号发生器，示波器，万用表；电阻：10Ω×1，330Ω×1；电容：1uF×1；电感：10mH×1；导线若干。三、实验原理：图11.串联谐振的频率和品质因数RLC串联电路如图1所示，电路的等效阻抗为，可看出其阻抗和电源频率有关。当时，电路中电压与电流同相，电路发生谐振。谐振频率为：或；定义特征阻抗为，特征阻抗与

2、电阻之比称为电路的品质因数Q，显然：。v2.串联谐振的特点在处，即谐振曲线尖峰所在的频率点，有，电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小。当输入电压为定值时，电路中的电流达到最大值，该电流与输入电压同相位，且只与电阻的大小有关，即。谐振时电感电压和电容电压大小相等，相位相反，电抗电压为零，即，，Q为电路的品质因数。3.串联谐振的频率特性曲线RLC串联电路的电流是频率的函数，即如图2所示该曲线称为谐振曲线。将上式两边同除以做归一化处理，可得通用频率特性：与之相对应的曲线为通用频率特性曲线，其形状只与品质因数Q有关，如图3所示。通用谐振曲线的形状

3、越尖锐，表明电路的选择性越好。图2图3定义谐振曲线幅度下降至峰值的0.707倍时对应的频率为截止频率和，通频带宽度可知通频带宽度与品质因数成反比。4.品质因数Q的测量方法v方法一是根据公式测定，与分别为谐振时电容器C和电感线圈L上的电压；另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度，再根据求出Q值。Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好。图4四、实验内容与步骤：1．按图4组成实验电路。在输入端加入一个有效值为2V的正弦交流信号（用万用表交流电压档监测），同时用示波器监视输入信号和电阻R两端的电压的波形。调节信号发生器的输出信号频

4、率，直至使和的相位相同，此时信号发生器上显示的频率即为谐振频率。此时测量电阻及电容两端电压，根据求品质因数Q，将上述数据均记录在表1中。2.根据求出通频带宽度，并确定上、下截止频率和的值，调整信号发生器输出信号频率分别为和，同时注意调整信号源输出电压保持不变。分别测量当频率为和时的电阻及电容两端电压，记录在表1中。3.在、和两侧均匀取若干频率，在保持信号源输出电压保持不变的情况下，对这8个测量点逐点测出电阻及电容两端电压，记录在表1中。表1（Ui=2v，C=1uF，L=10mH，R=10Ω，）频率（kHz）谐振频率：f0=通频带：fc

5、2-fc1=品质因数Q=4.改变电阻使，重复以上步骤，将测量数据记录在表2中表2（Ui=2v，C=1uF，L=10mH，R=330Ω，）频率（kHz）谐振频率：f0=通频带：fc2-fc1=品质因数Q=五、实验注意事项v1.当信号源输出信号频率改变时，其输出信号的大小也会随之改变。因此在每次变换频率测试前，应调整信号输出幅度（用万用表交流电压档监视输出幅度），使其有效值维持在2V。v2.实验中，由于电感中有一定的电阻分量，如图5所示。所以谐振时电阻R上的电压小于输入电压。测量前应首先用万用表的欧姆档测量电感器的直流电阻大小，检验谐振时

6、电阻R上的电压是否满足：图5如果误差较大，则需重新测量谐振频率。六、实验报告v1.根据测量数据，绘出不同Q值时的两谐振曲线，计算出通频带与Q值，并说明不同R值时对电路通频带与品质因数的影响。v2.比较谐振时输出电压UR与输入电压Ui是否相等？试分析原因。3.对实验测量结果进行分析，解释产生误差的原因。v4.通过本次实验，总结、归纳串联谐振电路的特性。