RLC串聯(lián)電路的諧振

RLC串聯(lián)電路的諧振實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由顚、L、C串聯(lián)電路諧振的理解。學(xué)習(xí)測定R、L、C串聯(lián)電路的頻率特性曲線。學(xué)習(xí)信號發(fā)生器和交流毫伏表的使用方法。實(shí)驗(yàn)原理與說明R、L、C串聯(lián)諧振的特性R、L、C串聯(lián)電路如圖一所示，它的阻抗Z是電源角頻率ω的函數(shù)，即Z=R+j(ωL-)=當(dāng)ωL-=0時(shí)，電路處于串聯(lián)諧振狀態(tài)諧振角頻率為：諧振頻率為：顯然，諧振頻率僅與電感L、電容C的數(shù)值有關(guān)，而與電阻R和激勵(lì)電源的頻率無關(guān)。當(dāng)時(shí)，電路呈容性，阻抗角；當(dāng)時(shí)，電路呈感性，阻抗角。串聯(lián)諧振時(shí)電路的特點(diǎn)：由于回路總電抗,因此，回路總阻抗最小，等于R,整個(gè)回路相當(dāng)于一個(gè)純電阻電路，激勵(lì)電源的電壓與回路的響應(yīng)電流同相位。在激勵(lì)電壓（有效值）不變的情況下，回路中的電流為最大值。由于，所以，相位相差180°。電感上的電壓（或電容上的電壓）與激勵(lì)電壓之比稱為品質(zhì)因數(shù)Q,即在L和C為定值的條件下，Q值僅決定于回路電阻R的大小。電流諧振曲線回路的響應(yīng)電流與激勵(lì)電源的角頻率的關(guān)系稱為電流的幅頻特性（表明其關(guān)系的圖形為串聯(lián)諧振曲線），表達(dá)式為：=當(dāng)電路的L和C保持不變時(shí)，改變R的大小，可以得出不同Q值是電流的幅頻特性曲線。顯然，Q值越高，曲線越尖銳，即電路的選擇性越高，由此也可以看出Q值的重要性。為了反映一般情況通常研究電流比與角頻率之間的函數(shù)關(guān)系，即所謂通用諧振曲線表達(dá)式為：式中：--------諧振是時(shí)的回路響應(yīng)電流。不同Q值下的通用諧振曲線。顯然，Q值越高，在一定的頻率偏移下，電流比下降得越厲害。為了衡量諧振電路對不同頻率的選擇能力，定義通用諧振曲線中幅值下降至峰值的0.707倍時(shí)的頻率范圍為相對通頻帶B，即：顯然，Q值越高，相對通頻帶B越窄，電路的選擇性越好。在串聯(lián)電路中：顯然，UL和UC都是激勵(lì)源角頻率ω的函數(shù)，UL（ω）和UC(w)曲線如圖。當(dāng)Q>0.707時(shí)，UL和UC才能出現(xiàn)峰值，并且UC的峰值出現(xiàn)在ω=ωC<ω0處，UL的峰值出現(xiàn)在ω=ωL>ω0處。Q值越高，出現(xiàn)峰值處離ω0越近。仿真模擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1，測量R、L、C串聯(lián)電路的諧振頻率與電流諧振曲線。按圖二接線，其中R=20Ω,L=50mH,C=0.022μF，=2V。用示波器尋找諧振點(diǎn)根據(jù)串聯(lián)電路諧振，端口電壓與電流同相的特點(diǎn)，可用李沙育圖形法觀察電壓與電流I間的相位關(guān)系，尋找諧振點(diǎn)。電源電壓和電阻電壓（與I同相位）分別接入示波器的兩個(gè)輸入端，同時(shí)調(diào)整示波器相應(yīng)旋鈕，將掃描開關(guān)置于X-Y位置，改變信號頻率，示波器屏幕上將顯示不同的圖像，然后，找到諧振點(diǎn)。在信號頻率為諧振頻率時(shí)重新調(diào)電源電壓=2V，并測量和，計(jì)算出品質(zhì)因數(shù)Q值。用測量出來的諧振頻率分別計(jì)算﹑﹑…,將所得的數(shù)據(jù)記入表一中。分別將信號源的頻率調(diào)節(jié)到各頻率值，測量電阻兩端的電壓，記錄在表一中。根據(jù)所測量的，計(jì)算出。表一電流的諧振曲線US=2V,f0=________,UR0=________V,UC0=_________V,Q=________f/f00.70.80.90.950.9811.021.051.11.21.31.4f(Hz)UR(V)I/I0=UR/URO2，改變電阻R=1000Ω,L和C不變（諧振頻率不變），根據(jù)上述步驟測量、﹑的數(shù)據(jù)并記入在表二中，并計(jì)算。表二電流的諧振曲線US=2V,f0=________,URO=_________V,UCO=_________V,Q=_________f/f00.70.80.90.950.9811.021.051.11.21.31.4f(Hz)UR(V)UL（V）UC（V）I/I0=UR/UR0預(yù)習(xí)要求1、預(yù)習(xí)R﹑L﹑C串聯(lián)電路的諧振條件、諧振特點(diǎn)和品質(zhì)因數(shù)等概念。2、預(yù)習(xí)電流諧振曲線、電感電壓、電容電壓的頻率特性曲線的概念。3、預(yù)習(xí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容給定的數(shù)據(jù)計(jì)算。4、思考在實(shí)驗(yàn)中如何判斷R、L、C串聯(lián)電路是否達(dá)到諧振？在諧振時(shí)R兩端的電壓與電源電壓是否相等，為什么？五﹑實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求列出并計(jì)算數(shù)據(jù)表格。在同一坐標(biāo)系中畫出不同Q值得通用諧振曲線I/I0=g(f/f0)。在同一坐標(biāo)系中劃出ULUC的頻率特性曲線。六、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號儀表設(shè)備名稱選用掛箱型號數(shù)量備注1信號發(fā)生器NEEL-03A12交流毫伏表MEEL-05813RLC實(shí)驗(yàn)箱MEEL-068/0514雙蹤示波器GDS-206215示波器通