RLC串聯(lián)諧振電路的研究

1、RLC串聯(lián)諧振的研究串聯(lián)諧振的研究 一、實驗目的一、實驗目的 1.加深理解加深理解RLC串聯(lián)諧振電路的特性，了解和串聯(lián)諧振電路的特性，了解和學習學習Q值的物理意義及測量方法。值的物理意義及測量方法。 2.學習測定學習測定RLC串聯(lián)諧振電路的頻率特性曲線。串聯(lián)諧振電路的頻率特性曲線。 二、實驗原理二、實驗原理 1 1、RLCRLC串聯(lián)諧振電路串聯(lián)諧振電路 由由電阻、電阻、電感和電容元件串聯(lián)組成電感和電容元件串聯(lián)組成的一端口網(wǎng)絡如圖的一端口網(wǎng)絡如圖1所示。該網(wǎng)絡的所示。該網(wǎng)絡的等效阻抗：等效阻抗： 是電源頻率的函數(shù)。是電源頻率的函數(shù)。我們我們調(diào)節(jié)電源頻率或電路參數(shù)，調(diào)節(jié)電源頻率或電路參數(shù)，使使X

2、XL L=X=XC C，電流和電壓，電流和電壓U Ui i同相位，電路的這種狀態(tài)稱為同相位，電路的這種狀態(tài)稱為諧振。諧振。因為是因為是RLCRLC串聯(lián)電路發(fā)生的諧振，所以又稱為串串聯(lián)電路發(fā)生的諧振，所以又稱為串聯(lián)諧振聯(lián)諧振. . 圖圖 1 )C1L( jRZ0C1LXXCL 推出推出LC10LC21f0諧振角頻率為：諧振角頻率為： 諧振頻率為：諧振頻率為：由：由： 顯然，顯然，諧振頻率只與電路參數(shù)諧振頻率只與電路參數(shù)L和和C有關(guān)，而與電阻有關(guān)，而與電阻R和電源的頻率無關(guān)。要實現(xiàn)電路諧振，可通過分別調(diào)和電源的頻率無關(guān)。要實現(xiàn)電路諧振，可通過分別調(diào)整電源頻率整電源頻率f、電感、電感L、電容、電容C

3、來使電路發(fā)生諧振來使電路發(fā)生諧振.本實本實驗是固定電感驗是固定電感L和電容和電容C。改變電源頻率。改變電源頻率f，使電路發(fā)生，使電路發(fā)生諧振。諧振。 2、RLC串聯(lián)諧振時電路的主要特點串聯(lián)諧振時電路的主要特點（1）阻抗最小阻抗最小 Z=R，電路呈現(xiàn)電阻性，電源電壓與回，電路呈現(xiàn)電阻性，電源電壓與回路電流的相位差為零。路電流的相位差為零。（2）當電源電壓當電源電壓Ui一定時，電流最大一定時，電流最大 ，I0為串聯(lián)諧振電流。為串聯(lián)諧振電流。（3）諧振時諧振時由于由于XL=XC，所以電路中，所以電路中UL=UC大小相等，大小相等，相位相反相位相反，相互抵消，電源電，相互抵消，電源電 壓壓 。（4）若

4、）若XL=XC，則，則UL=UCUi。 RUIIi0R.i.UU 3 3、品質(zhì)因數(shù)、品質(zhì)因數(shù)Q Q 諧振時電感上的電壓諧振時電感上的電壓U UL L（或電容上的電壓（或電容上的電壓U UC C）與）與輸入信號電源輸入信號電源U US S之比為電路的品質(zhì)因數(shù)之比為電路的品質(zhì)因數(shù)Q Q 。RCLRC1RLUUUUQ00SCSL 當電路的電感當電路的電感L L和電容和電容C C保持不變時，保持不變時， Q值由電值由電路中的總電阻決定，電阻路中的總電阻決定，電阻R越小，品質(zhì)因數(shù)越小，品質(zhì)因數(shù)Q越大越大。4、幅頻特性曲線、幅頻特性曲線 在圖在圖1 1所示電路中，所示電路中，若電源電壓有效值不變而頻若電源

5、電壓有效值不變而頻率率f f改變時改變時，電路中感抗、容抗隨之變化，電路中的，電路中感抗、容抗隨之變化，電路中的電流也隨頻率電流也隨頻率f f變化而變化。變化而變化。電流隨頻率變化的曲線電流隨頻率變化的曲線稱為電流諧振曲線，稱為電流諧振曲線，亦稱幅頻特性亦稱幅頻特性，如圖，如圖2 2所示。所示。圖圖 2圖圖 1 1 1、在實驗臺上自選電路、在實驗臺上自選電路R R、L L、C C參數(shù)，與信號源組成參數(shù)，與信號源組成RLCRLC串聯(lián)電路串聯(lián)電路( (如圖如圖3 3所示所示) )，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出端電壓為一定值，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出端電壓為一定值（正弦波，輸出正弦波，輸出2V2V用示波器測取均方根

6、值用示波器測取均方根值, ,將示波器對應通道將示波器對應通道的耦合方式選為交流的耦合方式選為交流 ).(L=2.2mH,C=1uF).).(L=2.2mH,C=1uF).三、實驗內(nèi)容三、實驗內(nèi)容圖圖3 R、L、C串聯(lián)諧振電路串聯(lián)諧振電路 2 2、找出電路的諧振頻率，其方法是，令信號源的頻率、找出電路的諧振頻率，其方法是，令信號源的頻率由由小逐漸變大小逐漸變大（注意要維持信號源的輸出幅度注意要維持信號源的輸出幅度2V2V不變不變），當），當U UR R的讀數(shù)為最大時的讀數(shù)為最大時，讀得示波器上的頻率值即為電路的諧，讀得示波器上的頻率值即為電路的諧振頻率，并測量振頻率，并測量U UC C與與U U

7、L L之值，記錄在表之值，記錄在表1 1中。中。3 3、在諧振點兩側(cè)，按頻率遞增或遞減、在諧振點兩側(cè)，按頻率遞增或遞減500HZ500HZ或或1KHZ1KHZ，依次，依次各取各取8 8個測量點個測量點（注意要維持信號源的輸出幅度注意要維持信號源的輸出幅度2V2V不變不變） ，逐點測出逐點測出U UR R的值，記入表的值，記入表2 2。 表表1 RLC串聯(lián)電路諧振點狀態(tài)測試記錄串聯(lián)電路諧振點狀態(tài)測試記錄 R（）測測 量量 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)計計 算算 值值f0（KHZ）UR（V）UL（V）UC（V）I=UR/R（mA）Q=UC/U100R R（）測測 量量 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)計計 算算 值值f f（KHKHZ

8、Z）U UR R（V V）I=UI=UR R/R/R（mAmA）100100 f f。表表2 RLC串聯(lián)電路幅頻特性曲線測試記錄串聯(lián)電路幅頻特性曲線測試記錄四、注意事項四、注意事項 1.信號發(fā)生器的輸出不能短路，其接地端與信號發(fā)生器的輸出不能短路，其接地端與示波器的接地端要相連（稱共地示波器的接地端要相連（稱共地) )。 2. 測試頻率點的選擇應在靠近諧振頻率附測試頻率點的選擇應在靠近諧振頻率附近多取幾點，在改變頻率測試前，應調(diào)整信近多取幾點，在改變頻率測試前，應調(diào)整信號輸出幅度（用示波器監(jiān)視輸出幅度），號輸出幅度（用示波器監(jiān)視輸出幅度），應應維持維持2V不變。不變。 五、實驗報告要求五、實驗報告要求 1、根據(jù)