大學物理實驗報告系列之RLC電路的諧振

1、【實驗名稱】 RLC電路的諧振 【實驗目的】1、研究和測量RLC串、并聯(lián)電路的幅頻特性；2、掌握幅頻特性的測量方法；3、進一步理解回路Q值的物理意義。【實驗儀器】音頻信號發(fā)生器、交流毫伏表、標準電阻箱、標準電感、標準電容箱。【實驗原理】一、RLC串聯(lián)電路1回路中的電流與頻率的關系（幅頻特性）RLC交流回路中阻抗Z的大小為： （32-1） （32-3）回路中電流I為： （32-4）當時，j = 0，電流I最大。令： （32-5）如果取橫坐標為，縱坐標為I，可得圖32-2所示電流頻率特性曲線。2串聯(lián)諧振電路的品質因數(shù)Q （32-7） （32-8）Q稱為串聯(lián)諧振電路的品質因數(shù)。當Q >>

2、1時，UL和UC都遠大于信號源輸出電壓，這種現(xiàn)象稱為LRC串聯(lián)電路的電壓諧振。Q的第一個意義是：電壓諧振時，純電感和理想電容器兩端電壓均為信號源電壓的Q倍。 （32-12）顯然(f2-f1)越小，曲線就越尖銳。Q的第二個意義是：它標志曲線尖銳程度，即電路對頻率的選擇性，稱 Df（= f0 / Q）為通頻帶寬度。3Q值的測量法（1）（電壓）諧振法 （2）頻帶寬度法 二、LRC串并混聯(lián)電路LR和C并聯(lián)電路圖32-3 LRC串并混聯(lián)電路當交流電的角頻率滿足關系式：時，信號源的輸出電壓也與輸出電流相同。同樣，令分別表示j = 0的角頻率與頻率，或者稱為諧振角頻率和諧振頻率，a，b兩點的阻抗為|ZP|，

3、則： （32-14） （32-15）當時，LR和C并聯(lián)電路的諧振頻率與LRC串聯(lián)電路的諧振頻率近似相等。式（32-14）可改寫成為： （32-16）【實驗內容】1、測量RLC串聯(lián)電路的諧振特性2用電壓諧振法確定Q值?！緮?shù)據(jù)表格與數(shù)據(jù)記錄】12345678910110.420.50.730.830.920.970.910.850.690.520.44.58894.67714.69324.85914.96215.12315.21325.22195.29885.32745.4735變化曲線圖：由圖示可知，電壓為0.67V的頻率為 【小結與討論】1. 在RLC電路諧振特性的研究實驗中1.為什么串聯(lián)諧振

4、稱為電壓諧振？為什么并聯(lián)諧振稱為電流諧振？2.串聯(lián)諧振時電容上的電壓大于電源電壓Q倍，是否可以把它當作升壓變壓器來使用呢？為什么？解答：串聯(lián)時，電流只有一個回路，電流大小等于回路電壓除以阻抗。電流不可能大于電源輸出電流（等于該電流）。而電容和電感上的電壓互為相反，回路電壓等于這兩個電壓差值加上電阻壓降。因此串聯(lián)諧振是電壓諧振而不是電流諧振。并聯(lián)時，負載電壓只有一個，電流回路有兩個，電壓與電源相同，電容電流與電感電流的差值等于電源電流。因此這是電流諧振。串聯(lián)諧振電路當然可以做升壓變壓器：當電容與電感的阻抗值接近時這兩個阻抗壓降可達到非常高的數(shù)值。電氣試驗中大型變壓器交流試驗就有利用此原理提高被試變壓器的試驗電壓的（變壓器對地相當于大電容，串以計算好的電感，當給定0-200-380伏