大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告系列之RLC電路的諧振

1、【實(shí)驗(yàn)名稱】 RLC電路的諧振 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、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(jìn)一步理解回路Q值的物理意義?！緦?shí)驗(yàn)儀器】音頻信號發(fā)生器、交流毫伏表、標(biāo)準(zhǔn)電阻箱、標(biāo)準(zhǔn)電感、標(biāo)準(zhǔn)電容箱。【實(shí)驗(yàn)原理】一、RLC串聯(lián)電路1回路中的電流與頻率的關(guān)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(dāng)時(shí)，j = 0，電流I最大。令： （32-5）如果取橫坐標(biāo)為，縱坐標(biāo)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(zhì)因數(shù)Q （32-7） （32-8）Q稱為串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)。當(dāng)Q >>

2、1時(shí)，UL和UC都遠(yuǎn)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(gè)意義是：電壓諧振時(shí)，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(gè)意義是：它標(biāo)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(dāng)交流電的角頻率滿足關(guān)系式：時(shí)，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(diǎn)的阻抗為|ZP|，

3、則： （32-14） （32-15）當(dāng)時(shí)，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(shí)驗(yàn)內(nèi)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(jié)與討論】1. 在RLC電路諧振特性的研究實(shí)驗(yàn)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(shí)電容上的電壓大于電源電壓Q倍，是否可以把它當(dāng)作升壓變壓器來使用呢？為什么？解答：串聯(lián)時(shí)，電流只有一個(gè)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(gè)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(shí)，負(fù)載電壓只有一個(gè)，電流回路有兩個(gè)，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(dāng)然可以做升壓變壓器：當(dāng)電容與電感的阻抗值接近時(shí)這兩個(gè)阻抗壓降可達(dá)到非常高的數(shù)值。電氣試驗(yàn)中大型變壓器交流試驗(yàn)就有利用此原理提高被試變壓器的試驗(yàn)電壓的（變壓器對地相當(dāng)于大電容，串以計(jì)算好的電感，當(dāng)給定0-200-380伏