RLC电路的阻抗特性和谐振电路.ppt

RLC电电路的阻抗特性和谐谐振电电路 一、实验实验 目的 1.巩固理解R、L、C串联电联电 路的阻抗特性以及电电路发发生谐谐振 的条件和特点。 2.掌握电电路品质质因数Q的物理意义义，学习习品质质因数的测测定方法 3.学习习用实验实验 方法测试测试 R、L、C串联电联电 路的频频率特性。 二、实验仪实验仪 器与器件 1.1函数信号发发生器（功率输输出） 1台 2.2交流毫伏表 1台 3.3. 示波器 1台 4.4电电阻 1只(建议议：100/2W) 5.5电电感线线圈 1只(建议议：0.33mH) 6.6电电容器 1只(建议议：1F) 7.7导线导线 若干 三、实验实验 原理 在图图1所示的R、L、C串联电联电 路中 容抗 阻抗 阻抗模 阻抗角 电电流相量 感抗 如果U、R、L、C的大小保持不变变，改变电变电 流频频率f，则则 XL、XC、|Z|、I等都将随着f的变变化而变变化，它们们随频频率变变 化的曲线为频线为频 率特性。阻抗和电电流随频频率变变化的曲线线如图图2 所示。 随着频频率的变变化，当XLXC时时，电电路呈现现感性；当XLXC 时时，电电路呈现现容性；而当XL=XC时时，电电路呈现现阻性，此时电时电 路出现现串联谐联谐 振。谐谐振频频率为为： 电电路串联谐联谐 振时时，具有以下特点： （）电电感上的电压电压 与电电容上的电压电压 数值值相等，而相位相差 180，电电源电压电压 全部加在电电阻上。即 （）电电路中电电源电压电压 与电电流同相，阻抗模最小，|Z| = R，而 电电流最大，I0 = U/R 。 工程上把谐谐振时电时电 感电压电压 UL或电电容电压电压 UC与电电源电压电压 U之比 称为该电为该电 路的品质质因数，简简称Q值值。即 R值越小，Q值越大，I0也越大，电流特性曲线越尖锐 。 Q小 Q大 |Z| I0 | Z | 0 0 f0 f0f f I 图2 阻抗和电流的频率特性曲线 XCXL R - uR uL - uC + - 信号 发生器 R + + - i u 图1 R，L，C串联电路 C + 四、预习要求 复习R、L、C串联电路的有关知识。 根据电路的元件参数值，估算电路的谐振频率。 思考如何判断电路是否发生谐振以及怎样测量谐振点。 思考如何改变电路的参数以提高电路的品质因数。 电路发生谐振时，为什么信号源的电压不能太大？ 五、实验内容 1测量R、L、C串联电路的阻抗特性。 （1）按图1接好线路，接通信号发生器电源。调节信号源，使 输出电压为有效值为2V，频率为1KHZ的正弦信号，用交流毫伏 表测电压大小。 （2）保持交流信号源的幅值不变，改变其频率（1 KHz 20 KHz），分别测量R、L、C上的电压、电流数值，并根据所测结 果计算在不同频率下的电阻、感抗、容抗的数值，记录于表1中 表1 R、L、C串联电联电 路的阻抗特性 频频率f/kHz1251020 RUR/V IR/mA R=UR/IR LUL/V IL/mA XL=UL/IL CUC/V IC/mA XC=UC/IC 2测量R、L、C串联电联电 路的谐谐振特性 （1）连续连续 改变变信号发发生器输输出电压电压 的频频率，当I最大时时，信号 源输输出电压电压 的频频率即为谐为谐 振频频率f0。（参考预习报预习报 告中计计算的 谐谐振频频率选择测试选择测试 点，） （2）确定谐谐振频频率f0后，使频频率相对对f0分别别增大和减小，取不 同的频频率点，用毫伏表分别测别测 得对应对应 的UR、UL、UC，并计计算Q 值值，填入表2中。为为使电电流频频率特性曲线线中间间突出部分的测绘测绘 更 准确，可在f0附近多取几个点。 （3）用示波器观观察在不同频频率下输输入电压电压 与电电流的相位关系 。（电电阻上的电压电压 波形即为电为电 流波形）。 3改变电变电 阻值值，重复实验实验 步骤骤（1）和（2），观观察品质质因数 的变变化。数据填入表3。 表3 数据记录记录 与计计算 U = 2V， R = ， L = H， C = F， f0 = Hz， Q = ， I0 = A f （Hz） UR（V） UL（V） UC（V） 计计算I（A ） U = 2V， R = ， L = H， C = F， f0 = Hz， Q = ， I0 = A f （Hz） UR（V） UL（V） UC（V） 计计算I（A ） 表2 数据记录记录 与计计 算 六、注意事项 1、改变信号源的频率时，一定要保持信号幅度不变。 2、观看波形时，示波器与信号源一定要共地！ 七、实验报告 .根据测量数据