实验四+RLC串联谐振电路09-10(2).ppt

电工电子技术实验(实验4),电工电子技术实验,上海理工大学电工电子实验中心,实验四RLC串联谐振电路,一实验目的,1.研究RLC串联电路的特点，观察谐振现象，验证谐振条件，加深对谐振电路的理解。2.测定串联电路中I,UC，UL与频率的关系曲线。3.加深理解串联谐振电路的频率特性和品质因数的物理意义。4.进一步掌握交流电压表和交流电流表的使用方法。,二预习要求,1.复习RLC串联电路的理论知识。2.掌握串联谐振电路的特点。3.实验前根据给定参数，从理论上计算出谐振频率f0，以便比较。,三实验原理,1.RLC串联电路,在图1所示的R、L、C串联电路中，当正弦交流信号源的频率f改变而幅值维持不变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f而变：,当L=1/C时，电路产生谐振，谐振频率:,当输入电压幅值维持不变时，在不同信号频率的激励下，可以绘制出以f为横坐标，以电流I为纵坐标的曲线，即电流谐振曲线，如图2所示。,Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好。,2.谐振电路的品质因数,RLC串联谐振电路品质因数Q的定义为：,3.串联谐振时的特征,(1)阻抗Z0=R+r为最小，且是纯电阻性的；(2)感抗与容抗相等，即XL=XC；(3)谐振电流I与输入电压Ui同相位，数值上最大；(4)当XL=XCR时，UL0=UC0=QUi，当Q值很大时，UL=UCUi，称之为过电压现象。,四实验任务,1.设计一RLC串联电路，要求电阻为100欧姆，电容为1微法，电感为100豪亨。函数信号源输出正弦电压，幅值固定，改变其频率(注意保持输出电压不变)，可观测到电流由小变大，后来又由大变小的情况，电流最大时的频率就是谐振频率，选择89个不同的f值(在f0处附近多测几点)，用交流表测出对应各频率下的I、UR、UC、UL值，填入表1中，作谐振曲线，并计算Q值。,实验中注意点,6V,(1)交流电路实验电源操作规范。,(2)函数电源和电路元件的取用。,(3)数据采集方法：,(4)由于信号源内阻的影响，在调节输出频率时，会使电路外阻抗发生改变，从而引起信号源输出电压电流发生变化，所以每次调频后，应重新调节输出幅度，使实验电路的输入电压保持不变。,将函数电源电压调节到6V；,将函数电源的频率调节到理论的谐振频率(f0=503HZ)；,调节函数电源的频率旋钮，通过电流表观察电路中的电流，在理论的谐振频率附近找到电路中电流的峰值，该电流的峰值所对应的频率值即为实际的谐振频率。,以实际的谐振频率为中心，向频率递增和递减两个方向，间距为50HZ左右，采集四组数据。,串联谐振电路器件,2.将100欧姆电阻改变为400欧姆，保持U不变，重复上述步骤，测量数据填入表2。,3.保持400欧姆电阻不变，改变电容，取C=2微法，重复上述步骤(注意f0已有变化)，测量数据填入表3。,实验中注意点(1)数据采集方法：将函数电源电压调节到6V；将函数电源的频率调节到理论的谐振频率(f0=356HZ)；调节函数电源的频率旋钮，通过电流表观察电路中的电流，在理论的谐振频率附近找到电路中电流的峰值。在电流的峰值所对应的频率附近，调节函数电源的频率旋钮，通过电压表测量电阻上的电压，电压值最接近函数电源的输出电压值时的频率即为实际的谐振频率。以实际的谐振频率为中心，向频率递增和递减两个方向，间距为50HZ左右，采集四组数据。,6V,五实验总结,1.实验数据分析：根据串联电容电路所给的参数，计算谐振时f0、Z0、I0值与测得对应值进行比较，并简单分析误差原因。2.根据实验所测得数据分析串联谐振特点，并绘制曲线。3.在RLC串联电路中，谐振时UC与UL是否相等，为什么？UR与U是否相同，为什么？4.说明f低于时f0和高于f0时，RLC串联电路是电容性还是电感性。5.分析电路发生谐振时能量的消耗与互换情况。,六注意事项,1.严格遵守电工实验安全操作条例。2.实验前、后应注意交流电源回零问题。3.做完实验后,应先将电容开关断开。4.实验时，电流表应串联，电压表应并联，电路发生谐振时，电容和电感上可能出现过电压、应注意合理选择量程，切勿使电表