實(shí)驗(yàn)八RLC串聯(lián)諧振電路的

實(shí)驗(yàn)八

RLC串聯(lián)諧振電路的研究實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊粚?shí)驗(yàn)原理二1、學(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，掌握電路品質(zhì)因數(shù)（電路Q值）的物理意義及其測(cè)定方法。

1、在圖12-1所示的R、L、C串聯(lián)電路中，當(dāng)正弦交流信號(hào)源的頻率f改變時(shí)，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(yīng)，當(dāng)輸入電壓Ui的幅值維持不變時(shí)，在不同頻率的信號(hào)激勵(lì)下，測(cè)出U0之值，然后以f為橫坐標(biāo)，以U0/Ui為縱坐標(biāo)（因Ui不變，故也可直接以U0為縱坐標(biāo)），繪出光滑的曲線，此即為幅頻特性曲線，亦稱諧振曲線，如圖12-2所示。實(shí)驗(yàn)原理二在RLC串聯(lián)電路中，當(dāng)電源電壓與電路中的電流同相時(shí)，即為諧振。1、2、3、4、Q值越大，通頻帶寬度越小，選擇性越強(qiáng)。>fI/I010.707f1'QQ'f1f0f2f2'實(shí)驗(yàn)原理二實(shí)驗(yàn)原理二圖12-1R、L、C串聯(lián)電路

圖12-2諧振曲線

=實(shí)驗(yàn)原理二2、在f＝f0＝處，即幅頻特性曲線尖峰所在的頻率點(diǎn)稱為諧振頻率。此時(shí)XL＝Xc，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(shí)，電路中的電流達(dá)到最大值，且與輸入電壓Ui同相位。從理論上講，此時(shí)Ui＝UR＝U0，UL＝Uc＝QUi，式中的Q稱為電路的品質(zhì)因數(shù)。實(shí)驗(yàn)原理二3、電路品質(zhì)因數(shù)Q值的兩種測(cè)量方法一是根據(jù)公式測(cè)定，UC與UL分別為諧振時(shí)電容器C和電感線圈L上的電壓；另一方法是通過(guò)測(cè)量諧振曲線的通頻帶寬度△f＝f2－f1，再根據(jù)求出Q值。式中f0為諧振頻率，f2和f1是失諧時(shí)，亦即輸出電壓的幅度下降到最大值的(＝0.707)倍時(shí)的上、下頻率點(diǎn)。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(shí)，電路的品質(zhì)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(hào)源無(wú)關(guān)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備及元器件三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四1、按圖12-3組成測(cè)量電路。先選用C1、R1。用交流毫伏表測(cè)電壓，用示波器監(jiān)視信號(hào)源輸出。令信號(hào)源輸出電壓Ui=4VP-P，并保持不變。1、低頻信號(hào)發(fā)生器2、交流毫伏表3、雙蹤示波器4、頻率計(jì)5、諧振電路實(shí)驗(yàn)電路板實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四圖12-3串聯(lián)諧振電路測(cè)量原理圖

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四2、找出電路的諧振頻率f0，其方法是，將毫伏表接在R1(200Ω)兩端，令信號(hào)源的頻率由小逐漸變大（注意要維持信號(hào)源的輸出幅度不變），當(dāng)U0的讀數(shù)為最大時(shí)，讀得頻率計(jì)上的頻率值即為電路的諧振頻率f0，并測(cè)量UC與UL之值（注意及時(shí)更換毫伏表的量限）。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四3、在諧振點(diǎn)兩側(cè)，按頻率遞增或遞減500Hz或1KHz，依次各取8個(gè)測(cè)量點(diǎn)，逐點(diǎn)測(cè)出U0，UL，UC之值，將數(shù)據(jù)記入表12-1中。f(KHz)U0(V)UL(V)UC(V)Ui=4VP-P,C=0.01μF,R1=200Ω,fo=

,f2－f1=

,Q=

表12-1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四4、將電阻改為R2，重復(fù)步驟2，3的測(cè)量過(guò)程，將數(shù)據(jù)記入表12-2中。f(KHz)U0(V)UL(V)UC(V)Ui=4VP-P,C=0.01μF,R1=200Ω,fo=

,f2－f1=

,Q=

表12-25、選C2，重復(fù)2～4。（自制表格）

1、測(cè)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(cè)試前，應(yīng)調(diào)整信號(hào)輸出幅度（用示波器監(jiān)視輸出幅度），使其維持在4VP-P。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)五2、測(cè)量Uc和UL數(shù)值前，應(yīng)將毫伏表的量限改大，而且在測(cè)量UL與UC時(shí)毫伏表的“＋”端應(yīng)接C與L的公共點(diǎn)，其接地端應(yīng)分別觸及L和C的近地端N2和N1。3、實(shí)驗(yàn)中，信號(hào)源的外殼應(yīng)與毫伏表的外殼絕緣（不共地）。如能用浮地式交流毫伏表測(cè)量，則效果更佳。1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)線路板給出的元件參數(shù)值，估算電路的諧振頻率。2、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？3、如何判別電路是否發(fā)生諧振?測(cè)試諧振點(diǎn)的方案有哪些？4、電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，為什么輸入電壓不能太大，如果信號(hào)源給出3V的電壓，電路諧振時(shí)，用交流毫伏表測(cè)UL和UC，應(yīng)該選擇用多大的量限？5、要提高R、L、C串聯(lián)電路的品質(zhì)因數(shù)，電路參數(shù)應(yīng)如何改變？6、本實(shí)驗(yàn)在諧振時(shí)，對(duì)應(yīng)的UL與UC是否相等？如有差異，原因何在？實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)思考題六1、根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，繪出不同Q值時(shí)三條幅頻特性曲線，即：U0~

f，UL~

f，UC~

f。2、計(jì)算出通頻帶與Q值，說(shuō)明不同R值時(shí)對(duì)電路通頻帶與品質(zhì)因數(shù)的影響。3、對(duì)兩種不同的測(cè)Q