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(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?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(xué)習(xí)學(xué)習(xí)Q值的物理意義及測(cè)量方法。值的物理意義及測(cè)量方法。 2.學(xué)習(xí)測(cè)定學(xué)習(xí)測(cè)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(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)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(luò)如圖的一端口網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。該網(wǎng)絡(luò)的所示。該網(wǎng)絡(luò)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?yàn)槭且驗(yàn)槭荝LCRLC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(shí)現(xiàn)電路諧振，可通過分別調(diào)和電源的頻率無關(guān)。要實(shí)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(shí)本實(shí)驗(yàn)是固定電感驗(yàn)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(shí)電路的主要特點(diǎn)串聯(lián)諧振時(shí)電路的主要特點(diǎn)（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(dāng)電源電壓當(dāng)電源電壓Ui一定時(shí)，電流最大一定時(shí)，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(shí)諧振時(shí)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(shí)電感上的電壓諧振時(shí)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(hào)電源輸入信號(hào)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(dāng)電路的電感當(dāng)電路的電感L L和電容和電容C C保持不變時(shí)，保持不變時(shí)， 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(shí)改變時(shí)，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(shí)驗(yàn)臺(tái)上自選電路、在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上自選電路R R、L L、C C參數(shù)，與信號(hào)源組成參數(shù)，與信號(hào)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(hào)發(fā)生器輸出端電壓為一定值，調(diào)節(jié)信號(hào)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(cè)取均方根

6、值用示波器測(cè)取均方根值, ,將示波器對(duì)應(yīng)通道將示波器對(duì)應(yīng)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)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(hào)源的頻率、找出電路的諧振頻率，其方法是，令信號(hào)源的頻率由由小逐漸變大小逐漸變大（注意要維持信號(hào)源的輸出幅度注意要維持信號(hào)源的輸出幅度2V2V不變不變），當(dāng)），當(dāng)U UR R的讀數(shù)為最大時(shí)的讀數(shù)為最大時(shí)，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(cè)量振頻率，并測(cè)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(diǎn)兩側(cè)，按頻率遞增或遞減、在諧振點(diǎn)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(gè)測(cè)量點(diǎn)個(gè)測(cè)量點(diǎn)（注意要維持信號(hào)源的輸出幅度注意要維持信號(hào)源的輸出幅度2V2V不變不變） ，逐點(diǎn)測(cè)出逐點(diǎn)測(cè)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(diǎn)狀態(tài)測(cè)試記錄串聯(lián)電路諧振點(diǎn)狀態(tài)測(cè)試記錄 R（）測(cè)測(cè) 量量 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)計(jì)計(jì) 算算 值值f0（KHZ）UR（V）UL（V）UC（V）I=UR/R（mA）Q=UC/U100R R（）測(cè)測(cè) 量量 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)計(jì)計(jì) 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(cè)試記錄串聯(lián)電路幅頻特性曲線測(cè)試記錄四、注意事項(xiàng)四、注意事項(xiàng) 1.信號(hào)發(fā)生器的輸出不能短路，其接地端與信號(hào)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(cè)試頻率點(diǎn)的選擇應(yīng)在靠近諧振頻率附測(cè)試頻率點(diǎn)的選擇應(yīng)在靠近諧振頻率附近多取幾點(diǎn)，在改變頻率測(cè)試前，應(yīng)調(diào)整信近多取幾點(diǎn)，在改變頻率測(cè)試前，應(yīng)調(diào)整信號(hào)輸出幅度（用示波器監(jiān)視輸出幅度），號(hào)輸出幅度（用示波器監(jiān)視輸出幅度），應(yīng)應(yīng)維持維持2V不變。不變。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1、根據(jù)