RLC串聯(lián)電路的幅頻特性與諧振現(xiàn)象實驗報告--4(1)

1、rlc串聯(lián)電路的幅頻特性與諧振現(xiàn)象實驗報告-4(1)電路原理實 驗 報 告 實驗時間：2012/5/17一、實驗名稱 rlc 串聯(lián)電路的幅頻特性與諧振現(xiàn)象 二、實驗目的1測定r 、l 、c 串聯(lián)諧振電路的頻率特性曲線。 2觀察串聯(lián)諧振現(xiàn)象，了解電路參數(shù)對諧振特性的影響。 三、實驗原理1r 、l 、c 串聯(lián)電路(圖4-1)的阻抗是電源頻率的函數(shù)，即：?j e z cl j r z =-+=)1( 當cl 1=時，電路呈現(xiàn)電阻性，s u 一定時，電流達最大，這種現(xiàn)象稱為串聯(lián)諧振，諧振時的頻率稱為諧振頻率，也稱電路的固有頻率。即lc10=或lcf 210= r 無關。圖4-12電路處于諧振狀態(tài)時的特

2、征： 復阻抗z 達最小，電路呈現(xiàn)電阻性，電流與輸入電壓同相。 電感電壓與電容電壓數(shù)值相等，相位相反。此時電感電壓(或電容電壓)為電源電壓的q 倍，q 稱為品質因數(shù)，即clrcr r l u u u u q s c s l 1100= 在l 和c 為定值時，q 值僅由回路電阻r 的大小來決定。 在激勵電壓有效值不變時，回路中的電流達最大值，即：ru i i s=0 3串聯(lián)諧振電路的頻率特性： 回路的電流與電源角頻率的關系稱為電流的幅頻特性，表明其關系的圖 形稱為串聯(lián)諧振曲線。電流與角頻率的關系為： 20020200222111)(?-+=?-+=? ?-=q i q r u c l r u i

3、ss 當l 、c 一定時，改變回路的電阻r 值，即可得到不同q 值下的電流的幅頻特性曲線(圖4-2)圖4-2 有時為了方便，常以0為橫坐標，0i i為縱坐標畫電流的幅頻特性曲線(這稱為通用幅頻特性)，圖4-3畫出了不同q 值下的通用幅頻特性曲線?；芈返钠焚|因數(shù)q 越大，在一定的頻率偏移下， i i下降越厲害，電路的選擇性就越好。 為了衡量諧振電路對不同頻率的選擇能力引進通頻帶概念，把通用幅頻特性的幅值從峰值1下降到0.707時所對應的上、下頻率之間的寬度稱為通頻帶(以bw 表示)即： 102-=bw 由圖4-3看出q 值越大，通頻帶越窄，電路的選擇性越好。 激勵電壓與響應電流的相位差?角和激勵

4、電源角頻率的關系稱為相頻特性，即：rx arctg r c l arctg=-=?1)(顯然，當電源頻率從0變到0時，電抗x 由-變到0時，?角從2-變到0，電路為容性。當從0增大到時，電抗x 由0增到，?角從0增到2，電路為感性。相角?與0的關系稱為通用相頻特性，如圖4-4所示。 圖4-3 圖4-4 諧振電路的幅頻特性和相頻特性是衡量電路特性的重要標志。 四、實驗設備1電路分析實驗箱 一臺 2信號發(fā)生器 一臺 3交流毫伏表 一臺 4雙蹤示波器 一臺五、實驗內容與步驟按圖4-5連接線路，電源su 為低頻信號發(fā)生器。將電源的輸出電壓接示波器的a y 插座，輸出電流從r 兩端取出，接到示波器的b

5、y 插座以觀察信號波形，取h 1.0=l ，f 5.0=c ，10=r ，電源的輸出電壓3=u v 。圖4-51計算和測試電路的諧振頻率 lcf 210=用l 、c 之值代入式中計算出0f 。0f =711.78hz 測試：用交流毫伏表接在r 兩端，觀察r u 的大小，然后調整輸入電源的頻率，使電路達到串聯(lián)諧振，當觀察到r u 最大時電路即發(fā)生諧振，此時的頻率即為0f (最好用數(shù)字頻率計測試一下)2測定電路的幅頻特性 以0f 為中心，調整輸入電源的頻率從100hz2000hz ，在0f 附近，應多取 些測試點。用交流毫伏表測試每個測試點的r u 值，然后計算出電流i 的值，記入表格4-1中。

6、表4-1 保持s u =3v ，l =0.1h ，c =0.5f ，改變r ，使100=r ，即改變了回路q 3測定電路的相頻特性 仍保持s u =3v ，l =0.1h ，c =0.5f ，10=r 。以0f 為中心，調整輸入電源的頻率從100hz2000hz 。在0f 的兩旁各選擇幾個測試點，從示波器上顯示的電壓、電流波形上測量出每個測試點電壓與電流之間的相位差i u ?-=，數(shù)據(jù)表 五、思考題 1用哪些實驗方法可以判斷電路處于諧振狀態(tài)？ 測r 兩端的電壓與us 比較相等時處于諧振狀態(tài).2實驗中，當r 、l 、c 串聯(lián)電路發(fā)生諧振時，是否有l(wèi) c u u =及s r u u =？若關系不成立，試分析其原因。六、實驗報告要求1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在坐標紙上繪出兩條不同q 值下的幅頻特性曲線和相頻特性曲線，并作扼要分析。(計算電流0i 注意：l 不是理想電感，本身含有電阻，而且當信號的頻率較高時電感線圈有肌膚效應，電阻值會有增加，可先測量出的s c u u 、求出q 值，然后根據(jù)已知的l