RLC串联谐振电路的研究

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)C1L(jRZ0C1LXXCL推出LC10LC21f0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=XCＲ，则UL=UCUi。RUIIi0R.i.UU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。RCLRC1RLUUUUQ00SCSL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11、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R（Ω）测量数据计算值f0（KHZ）UR（V）UL（V）UC（V）I=UR/R（mA）Q=UC/U100R（Ω）测量数据计算值f（KHZ）UR（V）I=UR/R（mA）100f。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R为一定值（100Ω）时I与频率f之间的频率特性曲线。2、通过实验总结RLC串联谐振电路的主要特点。下次实验内容互感电路