RLC电路的稳态特性.docx

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1、精品文档你我共享实验34RLC电路的稳态特性教学目标?研究交流信号在RLC串联电路中的幅频特性和相频特性;?巩固交流电路中矢量图解法和复数表示法。重点与难点?重点：测量RLC串联电路的幅频特性。?难点：测量RLC串联电路的相频特性。实验内容?测量RLC串联电路的幅频特性；?测量RLC串联电路的相频特性；?根据上述测量内容绘制数据表；作I-f的关系曲线图和申-f的关系曲线曲线图。教学方法?采用讨论式、提案式教学方法教学过程设计一•讨论1.在交流电路中，RLC串联电路具有什么特性和作用？在交流电路中，电阻值和频率无关，RLC串联电路的电流与电阻电压是同相位；电容具有“通高频、阻低频

2、”的特性；电感具有“通低频，阻高频”的特性。RLC串联电路具有特殊的幅频特性和相频特性，有选频和滤波作用。AAAAAA精品文档你我共享2.交流电路中，如何表示电压和电流的大小和相位的变化？交流电路的电压和电流有大小和相位的变化，通常用复数法及其矢量图解法来研究。RRLC串联电路如图1所示，交流电源电压为Us,则Us二UrUlUcRLC电路的复阻抗Z=R+jOL-回路电流Us"UZUs1R+j(sL->电流大小UsR2(L-1)2©CAAAAAA精品文档你我共享L1coL矢量图解法如图2所示，总电压Us与电流「之间的相位（或U；与电阻电压Ur的相位）为半=arctg鱼CyR，可见

3、，RLC串联回路相位：与电源频率f（=2f）有关。3.什么是RLC串联谐振?RLC串联电路中，当信号的频率f为谐振频率12二LC，即感抗与容抗相等有最小值（Z=R）,电流有最大值，电路为纯电阻，这种现象称为CoL——）时，电路的阻抗⑥oRLC串联谐振。AAAAAA精品文档你我共享AAAAAA精品文档你我共享图3RLC串联幅频曲线Q=；lQ二1b0CR当RLC电路中L、C不变时，根据2^fo.7电和Q止，电阻R越大,QR则品质因数Q越小，通频带2计0.74.什么是RLC串联电路的幅频特性曲线？RLC串联回路电流I与电源的频率f（「=2二f）有关，RLC串联电路的I—f的关系曲线称

4、为RLC串联电路的幅频特性曲线，如图3所示。5•什么是回路的品质因数？谐振时，回路的感抗（或容抗）与回路的电阻之比称为回路的品质因数，以表示，6.什么是RLC回路的通频带？如何比较RLC回路的滤波性能？RLC串联幅频曲线如图3所示，将电流I=O.7O7Io的两点频率fi、f?的间距定义为RLC回路的通频带颅o.7.讥―1弋AAAAAA精品文档你我共享越宽，滤波性能就越差（如图3所示）。7•电路谐振时，电感、电容的电压与品质因数Q有什么关系？谐振时，电感与电容的电压有最大值，是电源电压的Q倍，即UsUL0=I0■0LoL二QUSR1UsUc0"0-—"QUs'■0CR■0C谐振时

5、，电容和电感两端的电压比信号源电压Us大Q倍，有电压放大作用，要注意元件的耐压。图4LRC串联相频曲线AAAAAA精品文档你我共享8.RLC串联电路的相频特性是什么？RLC串联电路的-f的关系曲线称为RLC串联电路的相频特性曲线，如图4所示。9.RLC串联电路的相频特性有哪几种情况？RLC串联电路的相频特性曲线，如图5所示，分三种情况讨论：(1)当f=fo时，;:=0,谐振时，电源电压Us与电流Is同相位。(2)当f>fo时，护>0，电路呈电感性，表示电源电压Us的相位超前于电流I的相位，随f增大®趋于M2。(3)当f：：：fo时，0,电路呈电容性，表示电源电压Us的相位落后于

6、电流的I相位，随f减小「趋于一二/2。图5RLC串联电路实验板10.如何计算RLC串联电路的谐振频率fo和回路品质因数Q的理论值？实验板电路如图5所示，W是外接电阻箱可调电阻，Us为正弦信号源(内阻为Rs),C=0.01pF,L=10mH(电阻为Rl),谐振频率的理论值为1f015.8KHZ2二LC固定电阻Ri=10j回路总电阻R=Ri+W+Rs+Rl，则回路品质因数的理论值修正为Q£WRsRl。AAAAAA精品文档你我共享AAAAAA精品文档你我共享11.幅频特性的测试方法幅频特性的测试就是研究回路电流I与电源频率f的关系。f的UR1值，取f为横坐Us保持不变。由于Ur1=

7、

8、R1，故可以用Ur1—f的关系曲线代替I—f的关系曲线。用交流电压表测出各种标，Ur1为纵坐标，则绘出RLC电路的幅频特性曲线。注意：取不同的f值，Us要保持不变。操作方法：每次改变频率f时，要调节信号发生器的“输出信号幅度”旋钮，使输出电压12.相频特性的测量方法相频特性的测量就是研究电源电压Us对回路电流I的相位与电源频率f的关系。输出不同频率的正弦波，(Ur=

9、R,Ur和I同相，)用Ur代替I去和Us比较相位，得到对应的相位差：;以f为横坐标，以「为纵坐标，画出RLC电路相频曲线。用双