实验十六 串联谐振电路指导书.doc

实验十六 串联谐振电路一、实验目的 加深对串联谐振电路特性的理解。 学习测量串联谐振电路的频率特性曲线。 二、原理与说明 串联谐振的条件串联电路如图16-1所示，其输入端阻抗是电源角频率的函数，即当时， 电路处于串联谐振状态，谐振角频率为 谐振频率为 显然，谐振频率仅与元件、的数值有关，而与电阻和激励电源的角频率无关。当时，电路呈容性，阻抗角；当时，电路呈感性，阻抗角。 电路处于谐振状态时的特性 由于回路总电抗，因此，回路阻抗为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路，激励电源的电压与回路的响应电流同相位。 由于感抗与容抗相等，所以电感上的电压与电容上的电压数值相等，相位相差180。谐振时感抗（或容抗）与电阻之比称为品质因数。即在和为定值的条件下，值仅仅决定于回路电阻的大小。 在激励电压（有效值）不变的情况下，回路中的电流为最大值。 串联谐振电路的频率特性 回路的响应电流与激励电源的角频率的关系称为电流的幅频特性（表明其关系的图形为串联谐振曲线），表达式为当电路的和保持不变时，改变的大小，可以得出不同值时电流的幅频特性曲线（图16-2）；显然，值越高，曲线越尖锐。 为了反映一般情况，通常研究电流 与角频率之比之间的函数 关系：这里，为谐振时的回路响应电流。对于值相同的任何串联电路只有一条曲线与之对应，所以，这种曲线称为串联谐振电路的通用曲线。图16-3画出了不同值下的串联谐振电路的通用曲线。显然，值越高，在一定的频率偏移下，电流下降得越厉害。串联谐振电路的通用曲线可以由计算得出，也可以用实验的方法测定。为了衡量谐振电路对不同频率的选择能力，定义通用幅频特性曲线中幅值下降至峰值的0.707倍时的频率范围（见图16-3）为相对通频带（以表示）即显然，值越高相对通频带越窄，电路的选择性越好。 激励电压和回路响应电流的相角差与激励源角频率的关系称为相频特性，它可由公式 计算得出或由实验测定。相角与的关系称为通用相频特性。如图16-4所示。 串联谐振电路中，电感电压频率特性为电容电压的频率特性为显然，与都是激励电源角频率的函数，曲线如图 16-5所示。当0.707时，和才能出现峰值、。的峰值出现在处，其中：的峰值出现在处，其中：值越大，出现峰值点离0越近。三、实验内容及步骤 测量时电路的谐振频率 按图16-6所示实验电路接线，电感元件取，电容元件取，电阻取。 将函数发生器调为正弦输出信号，输出电压的有效值，频率选择3k档，改变函数发生器的频率，用双通道交流毫伏表测量输出电压的变化，找到使达到最大值的频率，该频率就是使图16-6实验电路达到谐振的谐振频率，用双通道交流毫伏表测量出此时的、和值，填入表16-1的中间位置，然后在大于或小于谐振频率的范围内分别选4至5个测量点，将选取的频率值和测量出的电压值填入表16-1中。频率(kHZ)(V)(V)(V) 测量电感线圈内阻。表16-1四、注意事项 每次调节频率后，都要保持函数发生器的输出电压的有效值为3V。 改变参数后，应先试调频率找到谐振点，并观察、的幅值变化情况是否正常，再开始测量。 在计算串联谐振电路的总电阻时，应考虑电感线圈内阻。 测量时，函数发生器和双通道交流毫伏表的地线必须共在一起。 用双通道交流毫伏表测量电压。 五、预习与思考 复习有关串联谐振电路的相关知识. 如何根据所给电路参数,计算出谐振频率。六、实验报告 根据的数据绘制串联电路的谐振曲线。 计算实验电路的谐振频率和品质因数并与实际测量值比较。分析产生的原因。 回答下列问题 实验中怎样判断电路已经处于谐振状态？ 通过实验获得的谐振曲线分析电路参数对它的影响。 怎样利用测得的数据求得电路的品质因数Q？ 七、实验设备 YB1639型函数发生器 一台；