實(shí)驗(yàn)2 RLC串聯(lián)電路的頻率特性

1、實(shí)驗(yàn)2RLC串聯(lián)電路的頻率特性實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）測(cè)量RLC串聯(lián)電路電流響應(yīng)的幅頻特性。（2）研究串聯(lián)諧振現(xiàn)象及特點(diǎn)（3）研究元件參數(shù)對(duì)電路頻率特性的影響。（4）熟悉測(cè)量?jī)x器、儀表的使用方法。實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備（1）函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（型號(hào)：AFG310）。（2）數(shù)字存儲(chǔ)示波器（型號(hào)：DS1062CA）。（3）雙路智能數(shù)字交流毫伏表（型號(hào)：YB2173F）。（4）數(shù)字萬(wàn)用表（型號(hào)：FLUKE17B）。（5）九孔實(shí)驗(yàn)板，電容、電阻、電感線圈、實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線等元件。預(yù)習(xí)內(nèi)容（見(jiàn)預(yù)習(xí)報(bào)告）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)2-1RLC串聯(lián)電路的幅頻特性測(cè)量及相頻特性測(cè)量（1）按上圖接線。電路參數(shù)：R=10Q,C=1uF,使用實(shí)驗(yàn)室提供的電感

2、，電感的直流電阻約為30Q。信號(hào)源、毫伏表和示波器接線的外皮線（黑色）為地，芯線（紅色）為信號(hào)線。示波器兩個(gè)通道接線中的一個(gè)“地”接共地點(diǎn),另一個(gè)懸空即可。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：1）測(cè)量諧振曲線I（f）先測(cè)量并記錄諧振狀態(tài)下的電壓UL、UC、UCL和Ur；然后再調(diào)整信號(hào)源頻率（使函數(shù)信號(hào)源輸出正弦波，并隨時(shí)調(diào)節(jié)其輸出電壓，用毫伏表監(jiān)測(cè)，保持信號(hào)源輸出給電路的電壓為2V不變），使其頻率在f0左右一個(gè)范圍變化。測(cè)量各頻率點(diǎn)相應(yīng)的電壓Ur。（1）使正弦信號(hào)源的頻率等于核算值f,電壓U=2V左右。（2）圖2.2中，示波器Y1通道顯示總電壓u的波形，Y2通道顯示uR的波形。在核算值f0的基礎(chǔ)上微調(diào)信號(hào)源頻率，使

3、Y、Y2兩波形同相，此時(shí)電路處于諧振狀態(tài)?；驊?yīng)用李薩如圖形法來(lái)判斷諧振是否發(fā)生。諧振時(shí)信號(hào)源的頻率即是諧振頻率f0。記錄相應(yīng)的UUC、UC-L和Ur。（3）改變信號(hào)源頻率（注意保持電源電源U=2V不變），測(cè)量Ur。2）RLC串聯(lián)電路相頻特性的定性觀察用示波器定性觀察e（f）的波形，記錄結(jié)果。R/Q30C/|jF1r/q10L/mH96501.8f/Hz63.27u/v2f/HzU/mVR1/mA9iUi296.7558.705.870346.7584.608.460396.75129.0012.900416.75161.0016.100436.75210.0021.000446.75244.0

4、024.400456.75288.0028.800466.75346.0034.600476.75421.0042.100481.75464.0046.400486.75505.0050.500491.75542.0054.200496.75569.0056.900511.75543.0054.300516.75509.0050.900521.75472.0047.200526.75435.0043.500536.75370.0037.000546.75317.0031.700556.75276.0027.600566.75244.0024.400586.75197.0019.700606.7

5、5165.0016.500656.75118.0011.800706.7595.009.500U/V17.8U/V17.7U/V1.46CLC-LU/V0.575R實(shí)驗(yàn)2-2RLC串聯(lián)電路的幅頻特性測(cè)量及相頻特性的觀察（2）更換外接電阻，使R=30Q,其他參數(shù)如實(shí)驗(yàn)2-1。重復(fù)實(shí)驗(yàn)2-1的實(shí)驗(yàn)過(guò)彳沖F王。R/Q30C/|jF1R/Q30L/mH96502.8f/Hz95.29U/V2f/HzU/mVRI/mA%297.75173.005.770347.75248.008.270397.75381.0012.700417.75467.0015.570437.75587.0019.570447.7

6、5663.0022.100457.75752.0025.070467.75854.0028.470477.75970.0032.330482.751020.0034.000487.751060.0035.330492.751090.0036.330497.751110.0037.000512.751090.0036.330U/VC11.3U/VL11.3U/VC_l0.905U/VR1.12實(shí)驗(yàn)2-3RLC串聯(lián)電路的幅頻特性測(cè)量(2)更換電容C=O.5UF,其他參數(shù)如實(shí)驗(yàn)2-1。重新測(cè)量諧振頻率f0以及諧振狀態(tài)下的UL、UC和U(保持U=2V不變)。R/QL30C/|jF0.5R/Q10L/m

7、H96f/Hz0663.1f/Hz31.76U/V2U/Vc21.120.8u/v1.50.521517.75522.75527.75537.75547.75557.75567.75587.75607.75657.75707.751060.001020.00980.00876.00790.00715.00650.00545.00468.00344.00274.0035.3334.0032.6729.2026.3323.8321.6718.1715.6011.479.1300000000總結(jié)要求(1)在同一坐標(biāo)上面畫(huà)出實(shí)驗(yàn)2-1和實(shí)驗(yàn)2-2的I(f)曲線，比較兩者之間的異同點(diǎn)。I曲線f/Hz-實(shí)

8、驗(yàn)1-一實(shí)驗(yàn)2兩者的變化趨勢(shì)相似，都是先增大后減小，且比較對(duì)稱，不過(guò)兩者峰值大小不同，峰值點(diǎn)的橫坐標(biāo)有細(xì)微差別。已知實(shí)驗(yàn)中使用的1UF電容的精確值為C=1.O481UF,根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算實(shí)驗(yàn)中所使用的電感值。A-答:根據(jù)公式，由實(shí)驗(yàn)1的數(shù)據(jù)可得L=95.998mH,由實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)可得L=95.617mH總結(jié)RLC串聯(lián)電路發(fā)生諧振時(shí)所具有的特點(diǎn)，并結(jié)合本實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明UCL為什么不等于0。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果估算電感諧振時(shí)的電阻,研究電感諧振時(shí)的電阻為什么不等于直流電阻。答:UC-L不等于0是因?yàn)殡姼芯€圈存在電阻。實(shí)驗(yàn)1中電感諧振時(shí)的電阻為307.8Q，實(shí)驗(yàn)2中電感諧振時(shí)的電阻為302.7Q，實(shí)驗(yàn)3中電感諧振時(shí)的電阻為399.2Q。不等于直流電阻的原因是當(dāng)交流電通過(guò)電感線圈時(shí)，電感線圈將產(chǎn)生感抗，感抗和阻抗(直流電阻)共同組成了電感線圈的總電阻，故線圈的電阻不等于直流電阻。以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，從諧振頻率f。、品質(zhì)因數(shù)Q、通頻帶寬度f(wàn)等方面說(shuō)明元件參數(shù)對(duì)電路頻率特性的影響。答:根據(jù)實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)3,其他元件相同的情況下，電容越小，諧振頻率越大