電路諧振實驗任務(wù)書

1、RLC串聯(lián)電路諧振實驗（仿真）1. 實驗?zāi)康模?）通過對電路諧振現(xiàn)象的探討，進(jìn)一步理解串聯(lián)諧振電路的特點(diǎn)。（2）學(xué)習(xí)串聯(lián)電路頻率特征曲線的繪制。（3）了解品質(zhì)因數(shù)Q對諧振曲線的影響。2. 實驗原理1）諧振定義一個含電感L和電容C的一端口網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)它的端口電壓 u與電 流i同相時，稱為電路達(dá)到諧振狀態(tài)。2）諧振特性RLC串聯(lián)電路如圖一所示，在正弦電壓作用下，其阻抗Z表達(dá)式為其中電工電子實驗中心實驗接線圖電工電子實驗中心實驗接線圖Z =R+j 灼L= R + jX= ZZ二 arcta nL（RLC 串聯(lián)電路 ）圖一護(hù)4 &耳煮吟影838電路元件值固定，對于不同的信號頻率， Xl和Xc數(shù)值不

2、同。當(dāng)1Xl二Xc時電路發(fā)生諧振，即丄=1。由此求得諧振頻率 個人收集整理勿做商«C(4.6)(4.7)業(yè)用途-0 =P LC2二 一 LC電路發(fā)生諧振時，具有以下特性:(1)電路的總阻抗Z=R，這時阻抗最小，阻抗角為零，呈純電阻性。(2) 當(dāng)電路電壓U定時，電路電流在諧振點(diǎn)最大= U。此式R表明，電路在諧振時，電流的大小與 Q值無關(guān)。(3) 諧振時電感電壓和電容電壓大小相等、 相位相反并達(dá)到最大值。(4)諧振時電阻電壓Ur等于總電壓U 。串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)為0L 11 LQ 二R ORC R3) 諧振曲線電路中電流幅值與電源頻率的關(guān)系稱為 幅頻特性，表明其關(guān)系的特性曲線稱為電流

3、諧振曲線，表達(dá)式為R 1 QUZ()一(4.8)(4.9)式中飛為諧振角頻率。此式表明在諧振時，電流的大小與 Q值無關(guān);而在其他頻率的情況下，電流將隨著Q值的增大而減小。從圖4.6上 的幾條Q值不同的曲線可看出，Q值越大曲線越尖銳，亦即電路的 選擇性愈高。由此可看出 Q值的重要意義 。 個人收集整理勿做商業(yè)用途=arcta n在RLC串聯(lián)電路中，電路的阻抗角為(4.10)當(dāng)電源角頻率從0變到0時，電抗X由八變到0,即為容性， 相角將從 丄變到0;當(dāng)從0增大到：:時，電抗X由0增到：，即2為感性，相角，從0增大到二。相角與頻率的關(guān)系稱為 相頻特性，特2性曲線如圖4.7所示 。 個人收集整理勿做商

4、業(yè)用途4）判別電路是否發(fā)生諧振的幾種方法如圖二電路是個RLC串聯(lián)電路，若電路中各元件參數(shù)不變，用改變電源頻率的方法，來研究諧振電路的特性，判別電路是否發(fā)生諧振可用以下幾種方法判斷。 個人收集整理勿做商業(yè)用途電工電子實驗中心實驗接線圖（RLC串聯(lián)電路）圖二少川汙衛(wèi)吐護(hù)護(hù)38（1）相位判別法觀測電路如圖二所示。用示波器觀察電壓 u與電流i的相位差 改變電源頻率，當(dāng)u與i同相時，電路發(fā)生諧振，此時對應(yīng)的電源頻 率即為諧振頻率fo，可用“雙軌法”和“李沙育圖形法”觀測諧振時 示波器熒光屏上出現(xiàn)的圖形 。 個人收集整理勿做商業(yè)用途（2）電流判別法測量電路的電流I值達(dá)到最大值時，電路發(fā)生諧振。如下圖所示。

5、 用毫伏表測量Ur達(dá)到最大值時（I即為最大值），對應(yīng)的電源頻率即 為諧振頻率，此時電路發(fā)生諧振 。 個人收集整理勿做商業(yè)用途電工電子實驗中心RLC串聯(lián)諧振電路5) 品質(zhì)因數(shù)Q的測量電路發(fā)生諧振時，分別測量對應(yīng)的電感電壓Ulo，電容電壓Uco，電阻電壓Uro，則根據(jù)下式可計算Q值：UloUroUcoUR06) 頻率特性的測繪用“逐點(diǎn)法”測量。改變電源頻率，測量對應(yīng)每個頻率電路的電 流和各個電壓值，即可得到其幅頻特性，測量電壓U與I的相位差， 即可得到相頻特性。 個人收集整理勿做商業(yè)用途用“逐點(diǎn)法”測量頻率特性時，應(yīng)預(yù)先觀察一次被測量值隨頻率 變化的規(guī)律。測量記錄時，應(yīng)先找到諧振點(diǎn)和特殊點(diǎn)，再合理

6、選擇其 它點(diǎn)進(jìn)行測量 。 個人收集整理勿做商業(yè)用途3. 儀器和設(shè)備(1)電容(C=0.2318 F) 1 個(2) 電感(L=0.1H ) 1 個(3) 電阻箱1個(4) 雙蹤示波器 1 臺(TeKtro nix TDS2024)(5) 低頻信號發(fā)生器1臺(Agilent)(6) 萬用表 1 塊(Agile nt)4. 實驗步驟與操作(1)按圖三所示電路接好線，取L=0.1H , C=0.2318 F, R=1kQ,Us=3v，調(diào)節(jié)信號源頻率實現(xiàn)諧振，測量諧振點(diǎn)的電壓Uro、Ul0、Uco記入表一中。要求用兩種方法找出諧振點(diǎn) 。個人收集整理勿做商業(yè)用途電工電子實驗中心|實驗接線圖(RLC 串聯(lián)

7、電路)用卅占芋.- 汁=38& 38表一測量諧振點(diǎn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)方法測量fo / HzUs / VIo / mAUro / VUlo / VUco / V12(2)測繪幅頻特性曲性-F f (或I F (f),觀察串聯(lián)諧振現(xiàn) Io Ifo 丿象。保持信號發(fā)生器輸出電壓 Us=3v不變，且L、C 一定時，改變頻率，分別測量R=200Q , R=1kQ兩種情況下，I (f)、Ur (f)頻率特性曲線。記入表二中(要求13個點(diǎn)) 。個人收集整理勿做商業(yè)用途電工電子實驗中心表二實驗數(shù)據(jù)要求串聯(lián)諧振時，需測試 UR及UC（f0）（f0為諧振頻率）0”，f（Hz） U、r（V）R（歐姆）-,.f 1f2

8、f3f4fof5f6f7Uc（fo）UsU R（f1）UR（f2）U R（f3）UR（f4）U R（f0）UR（f5）Ur（QUR（f7）200 Q0.1U Rm0.3U Rm0.5U Rm0.7U Rm0.7U Rm0.5U Rm0.3U Rm3V1000 Q3V（3）用示波器觀察RLC串聯(lián)電路在不同頻率時的端口電壓和電流 波形，并測量相位差，記入表三中。表三RLC串聯(lián)電路測量數(shù)據(jù)頻率1 fo2fou、i波形相位差®電路性質(zhì)（4）測繪相頻特性曲線。用“原理”中所述方法進(jìn)行測量。將數(shù) 據(jù)填入自擬的表格中（要求7個點(diǎn)）。5. 實驗注意事項（1）測試頻率點(diǎn)的選擇應(yīng)在靠近諧振頻率附近多取幾點(diǎn)，在變換頻率測試前，應(yīng)調(diào)整信號輸出幅度（用示波器監(jiān)視輸出幅度），使其維持在3V輸出 。 個人收集整理勿做商業(yè)用途（2）為了較準(zhǔn)確作出諧振曲線，在諧振點(diǎn)附近測試點(diǎn)要較密。（3）在變頻調(diào)諧時，要保證諧振回路出現(xiàn)的最大電流不超過信號發(fā)生器的額定電流。（4）測（f）時，正確判斷其正負(fù)。（5）測Ul（f）、uc（f）時，首先根據(jù)Q