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文档简介

RLC串联谐振的研究 一 实验目的 1 加深理解RLC串联谐振电路的特性 了解和学习Q值的物理意义及测量方法 2 学习测定RLC串联谐振电路的频率特性曲线 二 实验原理 1 RLC串联谐振电路由电阻 电感和电容元件串联组成的一端口网络如图1所示 该网络的等效阻抗 是电源频率的函数 我们调节电源频率或电路参数 使XL XC 电流和电压Ui同相位 电路的这种状态称为谐振 因为是RLC串联电路发生的谐振 所以又称为串联谐振 图1 谐振角频率为 谐振频率为 由 显然 谐振频率只与电路参数L和C有关 而与电阻R和电源的频率无关 要实现电路谐振 可通过分别调整电源频率f 电感L 电容C来使电路发生谐振 本实验是固定电感L和电容C 改变电源频率f 使电路发生谐振 2 RLC串联谐振时电路的主要特点 1 阻抗最小Z R 电路呈现电阻性 电源电压与回路电流的相位差为零 2 当电源电压Ui一定时 电流最大 I0为串联谐振电流 3 谐振时由于XL XC 所以电路中UL UC大小相等 相位相反 相互抵消 电源电压 4 若XL XC 则UL UC Ui 3 品质因数Q谐振时电感上的电压UL 或电容上的电压UC 与输入信号电源US之比为电路的品质因数Q 当电路的电感L和电容C保持不变时 Q值由电路中的总电阻决定 电阻R越小 品质因数Q越大 4 幅频特性曲线在图1所示电路中 若电源电压有效值不变而频率f改变时 电路中感抗 容抗随之变化 电路中的电流也随频率f变化而变化 电流随频率变化的曲线称为电流谐振曲线 亦称幅频特性 如图2所示 图2 图1 1 在实验台上自选电路R L C参数 与信号源组成RLC串联电路 如图3所示 调节信号发生器输出端电压为一定值 正弦波 输出2V用示波器测取均方根值 将示波器对应通道的耦合方式选为交流 L 2 2mH C 1uF 三 实验内容 图3R L C串联谐振电路 2 找出电路的谐振频率 其方法是 令信号源的频率由小逐渐变大 注意要维持信号源的输出幅度2V不变 当UR的读数为最大时 读得示波器上的频率值即为电路的谐振频率 并测量UC与UL之值 记录在表1中 3 在谐振点两侧 按频率递增或递减500HZ或1KHZ 依次各取8个测量点 注意要维持信号源的输出幅度2V不变 逐点测出UR的值 记入表2 表1RLC串联电路谐振点状态测试记录 表2RLC串联电路幅频特性曲线测试记录 四 注意事项 1 信号发生器的输出不能短路 其接地端与示波器的接地端要相连 称共地 2 测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点 在改变频率测试前 应调整信号输出幅度 用示波器监视输出幅度 应维持2V不变 五 实验报告要求 1 根据实验数据 绘制
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