實驗分析報告-R、L、C串聯(lián)諧振電路的研究

1、實驗報告-R、L、C串聯(lián)諧振電路的研究作者：日期：2實驗報告祝金華PB15050984實驗題目：R、L、C串聯(lián)諧振電路的研究實驗目的：1.學習用實驗方法繪制R、L、C串聯(lián)電路的幅頻特性曲線。2.加深理解電路發(fā)生諧振的條件、特點，掌握電路品質因數(shù)（電路Q值）的物理意義及其測定方法。實驗原理1.在圖1所示的R、L、C串聯(lián)電路中，當正弦交流信號源Ui的頻率f改變時，電路中的感抗、容抗隨之而變，電路中的電流也隨f而變。取電阻R上的電壓UO作為響應，當輸入電壓Ui的幅值維持不變時，在不同頻率的信號激勵下，測出UO之值，然后以f為橫坐標，以UO為縱坐標，繪出光滑的曲線，此即為幅頻特性曲線，亦稱諧振曲線，如

2、圖2所示。U0LCUxam0iRoamxU02圖12.在ffoff12圖Ff0Ff212LC處，即幅頻特性曲線尖峰所在的頻率點稱為諧振頻率。此時XLXc，電路呈純阻性，電路阻抗的模為最小。在輸入電壓Ui為定值時，電路中的電流達到最大值，且與輸入電壓Ui同相位。從理論上講，此時UiURUO，ULUcQUi，式中的Q稱為電路的品質因數(shù)。3.電路品質因數(shù)Q值的兩種測量方法一是根據(jù)公式QUC測定，U為諧振時電容器C上的電壓（電感上的電壓無法測量，故Uoc不考慮Q=UUL測定）。另一方法是通過測量諧振曲線的通頻帶寬度eqoac(,f)f2f1，再根據(jù)QofOff21求出Q值。式中fo為諧振頻率，f2和f

3、1是失諧時，亦即輸出電壓的幅度下降到3最大值的1/2(0.707)倍時的上、下頻率點。Q值越大，曲線越尖銳，通頻帶越窄，電路的選擇性越好。在恒壓源供電時，電路的品質因數(shù)、選擇性與通頻帶只決定于電路本身的參數(shù)，而與信號源無關。預習思考題1.根據(jù)實驗線路板給出的元件參數(shù)值，估算電路的諧振頻率。L=30mHfo12LC=1/(2301030.01106)=9188.81Hz2.改變電路的哪些參數(shù)可以使電路發(fā)生諧振，電路中R的數(shù)值是否影響諧振頻率值？改變頻率f,電感L，電容C可以使電路發(fā)生諧振，電路中R的數(shù)值不會影響諧振頻率值。3.如何判別電路是否發(fā)生諧振?測試諧振點的方案有哪些？U判斷：電容與電感的

4、電壓相等時，電路此時發(fā)生諧振；i與U0相位相同時此時發(fā)生諧振；Ui與U0大小相等時電路發(fā)生諧振。測量：理論計算，f=1/（2LC）；儀表測量此時電流頻率。4電路發(fā)生串聯(lián)諧振時，為什么輸入電壓不能太大，如果信號源給出3V的電壓，電路諧振時，用交流毫伏表測UL和UC，應該選擇用多大的量限？輸入電壓過大，L、C器件兩端的電壓遠高于信號源電壓；應該選用最大量程。4.要提高R、L、C串聯(lián)電路的品質因數(shù)，電路參數(shù)應如何改變？減小R,增大L，同時等比例縮小C。5.本實驗在諧振時，對應的UL與UC是否相等？如有差異，原因何在？UL，UC大小相等，方向相反，因為在諧振點L,C的阻抗相等,二者阻抗方向相反。實驗設

5、備低頻函數(shù)信號發(fā)生器，交流毫伏表，雙蹤示波器，頻率計，諧振電路實驗電路板實驗內容1.利用HE-15實驗箱上的“R、L、C串聯(lián)諧振電路”，按圖3組成監(jiān)視、測量電路。選C1=0.01F。用交流毫伏表測電壓，用示波器監(jiān)視信號源輸出。令信號源輸出電壓Ui=3V，并保持不變。N1CLN2+uiiRuON1或N24圖32.找出電路的諧振頻率f0，其方法是，將毫伏表接在R(200)兩端，令信號源的頻率由，小逐漸變大（注意要維持信號源的輸出幅度不變）當Uo的讀數(shù)為最大時，讀得頻率計上的頻率值即為電路的諧振頻率f0，并測量UC與UL之值（注意及時更換毫伏表的量限）。3.在諧振點兩側，按頻率遞增或遞減300Hz或

6、500KHz，依次各取8個測量點，逐點測出UO，UL，UC之值，記入數(shù)據(jù)表格。F(KHz)5.56.06.57.07.58.08.38.68.99.29.59.810.310.811.311.812.30.1090.1340.1850.161UO(V)0.1660.2130.2790.3850.4600.5440.5770.5610.4910.4210.3230.2610.216UC(V)1.4701.6851.9832.3722.9353.7634.3004.8485.0424.6823.9103.1342.3281.8131.451F,Ui=3v,C=0.01R=200,fo=8.9kHz

7、,f2-f1=9.856-8.089=1.767kHz,Q=8.9/1.767=5.036數(shù)據(jù)處理1.根據(jù)測量數(shù)據(jù)，繪出不同Q值時三條幅頻特性曲線，即：UOU(f)1.1930.998Uc=U(f)2.計算出通頻與Q值帶5f/kHzU08.7000.6128.9040.6198.9130.6199.0720.6119.1950.592根據(jù)輸出電壓與輸入信號頻率的記錄，可得f0=8.9kHzf2-f1=9.856-8.089=1.767kHz,Q=8.9/1.767=5.036Q=UC/U0=5.042/0.577=8.739實驗總結和誤差分析對兩種不同的測Q值的方法進行比較，分析誤差原因。第一

8、種方法測量出的Q值偏大，由公式Q=fO計算時，由于實驗儀器精度并不是非常ff212LC處，即幅頻特性曲線尖峰所在的頻率點為諧振頻率時，XL小，存在一定的儀器誤差和讀數(shù)誤差，f0課確定范圍較大，且由圖像讀數(shù)f1，f2也不是非常精確，不確定度較大。第二種方法測量Q值時，由于頻率在一定范圍內電阻電壓保持最大值，無法精確確定f0，導致U0、UC可選范圍增大，Q值可取值增多。諧振時，比較輸出電壓UO與輸入電壓Ui是否相等？試分析原因。不相等，電感并不是理想電感，存在電阻，導線存在電阻，消耗電壓。通過本次實驗，總結、歸納串聯(lián)諧振電路的特性。在ffo1Xc，電路呈純阻性，電路阻抗的模為最小，等于電阻阻值。在輸入電壓Ui為定值時，電路中的電流達到最大值，且與輸入電壓Ui同相位。電阻電壓也達到最大值。電感和電容的電壓也達到最大，且是反相位。心得體會及其它1.第一次做電工實驗，對實驗器材、