大學(xué)物理實驗報告系列

1、大學(xué)物理實驗報告(32-4)【實驗名稱RLC電路的諧振【實驗?zāi)康摹?、研究和測量RLC串、并聯(lián)電路的幅頻特性；2、掌握幅頻特性的測量方法；3、進一步理解回路Q值的物理意義。【實驗儀器】音頻信號發(fā)生器、交流毫伏表、標準電阻箱、標準電感、標準電容箱。【實驗原理】一、RLC串聯(lián)電路回路中的電流與頻率的關(guān)系(幅頻特性)RLC交流回路中阻抗Z的大小為：|z| =、& + R)+ 乙*2(32-1)L一中=arc tgC(32-3)R + R回路中電流I為：UUI = = -Z v( R + R )2 + (L-1)C當(dāng)L一 = 0時，中=0,電流I最大。 C令與匕分別表示中=0的角頻率與頻率，并稱為諧振

2、角頻率與諧振頻率，即:%*f0= &(32-5)如果取橫坐標為縱坐標為I,可得圖32-2所示電流頻率特性曲線。串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q(32-7)U L = U c = QU(32-8)Q稱為串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)。當(dāng)Q 1時，UL和UC都遠大于信號源輸出 電壓，這種現(xiàn)象稱為LRC串聯(lián)電路的電壓諧振。Q的第一個意義是：電壓諧振時，純電感和理想電容器兩端電壓均為信號源電 壓的Q倍。Q = = f0(32-12)氣一 人一/顯然的-匕)越小，曲線就成尖銳。21Q的第二個意義是：它標志曲線尖銳程度，即電路對頻率的選擇性，稱A/( = f0/Q)為通頻帶寬度。Q值的測量法(電壓)諧振法頻帶寬度法二、L

3、RC串并混聯(lián)電路LR和C并聯(lián)電路圖32-3 LRC新混聯(lián)電路【實驗內(nèi)容】1、測量RLC串聯(lián)電路的諧振特性用電壓諧振法確定Q值。【數(shù)據(jù)表格與數(shù)據(jù)記錄】刃=IR 2+( L)2_ 弋(1 -2LC)2 + (RC)2當(dāng)交流電的角頻率滿足關(guān)系式：=,.-LC 1時，信號源的輸出電壓也與輸出電流相同。同樣，令( )與(f )分別表示中=0的角頻率與頻率，或者稱為諧振角頻 0 p 0 P率和諧振頻率，a，b兩點的阻抗為|Zp/，則:( ) =L - (R )20 p Xlc l(32-14)(32-15)當(dāng)呈lc(R)2時,LR和C并聯(lián)電路的諧振頻率與LRC串聯(lián)電路的諧振頻率近似相等。式(32-14)可

4、改寫成為:(32-16)n1234567891011UR0.420.50.730.830.920.970.910.850.690.520.4f4.58894.67714.69324.85914.96215.12315.21325.22195.29885.32745.4735* f變化曲線圖:UR (f) = UR(fo) = 0.6718V 1v2由圖示可知，電壓為0.67V的頻率為f 1 = 4.791Hz f2 = 5.272Hz:.Q=o = 10.47f f21【小結(jié)與討論】1.在RLC電路諧振特性的研究實驗中1.為什么串聯(lián)諧振稱為電壓諧振？為什么并聯(lián) 諧振稱為電流諧振？ 2.串聯(lián)諧振

5、時電容上的電壓大于電源電壓Q倍，是否可以把它 當(dāng)作升壓變壓器來使用呢？為什么？解答：串聯(lián)時，電流只有一個回路，電流大小等于回路電壓除以阻抗。電流不可能 大于電源輸出電流（等于該電流）。而電容和電感上的電壓互為相反，回路電壓等于 這兩個電壓差值加上電阻壓降。因此串聯(lián)諧振是電壓諧振而不是電流諧振。并聯(lián)時，負載電壓只有一個，電流回路有兩個，電壓與電源相同，電容電流與電感 電流的差值等于電源電流。因此這是電流諧振。串聯(lián)諧振電路當(dāng)然可以做升壓變壓器：當(dāng)電容與電感的阻抗值接近時這兩個阻抗壓 降可達到非常高的數(shù)值。電氣試驗中大型變壓器交流試驗就有利用此原理提高被試 變壓器的試驗電壓的（變壓器對地相當(dāng)于大電容，串以計算好的電感，當(dāng)