实验一--RLC串联谐振电路的研究(3页).doc

-实验一-RLC串联谐振电路的研究-第 3 页实验一 RLC串联谐振电路的研究一、实验目的1、学习用实验方法绘制R、L、C串联电路的幅频特性曲线；2、加深理解电路发生谐振的条件、特点、掌握电路品质因数（电路Q值）的物理意义及其测定方法。二、实验设备和器材函数信号发生器1只交流毫伏表1只(0600V)电路原理实验箱1只三、实验原理与说明1.在图1.1所示的R、L、C串联电路中，当正弦交流信号源的频率f改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f而变。取电阻电路电流I作为响应，当输入电压Ui维持不变时，在不同信号频率的激励下，测出电阻R两端的电压U0之值，则I=U0/R。然后以f为横坐标，以I为纵坐标，绘出光滑的曲线，此即为幅频特性，亦称电流谐振曲线，如图1.2所示。2. 在 处(XL=XC)即幅频特性曲线尖峰所在的频率点，该频率称为谐振频率，此时电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小，在输入电压Ui为定值时，电路中的电流达I达到最大值，且与输入电压Ui同相位，从理论上讲，此时，Ui=UR=U0, UL=UC=QUi,式中的Q称为电路的品质因数。3. 电路品质因数Q值的两种测量方法 一是根据公式测定，UC与UL分别为谐振时电容器C和电感线圈L上的电压；另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度再根据 求出Q值，式中f0为谐振频率，f1和f2是失谐时，幅度下降到最大值的 倍时的上、下频率点。Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好，在恒压源供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。四、实验内容1.按图1.3接线，取C=0.1F，R=200，调节信号源输出电压为VP-P=2.83V，有效值约Ui=1V正弦信号，并在整个实验过程中保持不变。(本实验的电感L约30mH)2.找出电路的谐振频率f0，其方法是，将交流毫伏表接在R（200）两端，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不变），当U0的读数为最大时，读得频率表上的频率值即为电路的谐振频率f0，并测量U0、UC、UL之值（注意及时更换毫伏表的量限），记入表格中。Rf0(KHz)UR(V)UL(V)UC(V)I0(mA)Q2001K3. 在谐振点两侧，先测出下限频率f1和上限频率f2及相对应的UR值，然后按频率递增或递减500HZ或1KHZ，依次各取8个测量点，逐点测出UR，UL，UC之值，记入数据表格。RUi= VP-P, f0= , f2-f1= , Q= 200f (KHz)UR(V)I (mA)RUi= VP-P, f0= , f2-f1= , Q= 1Kf (KHz)UR(V)I (mA)4. 取C=0.01F，R=1K，重复步骤2，3的测量过程。五、实验注意事项1. 测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点，在变换频率测试前，应调整信号输出幅度，其维持在VP-P=2.83V输出。2. 在测量UL与UC数值前，应将毫伏表的量限上调大约十倍，而且在测量UL与UC时毫伏表的“+”端接C与L的公共点，其接地端分别触及L和C的近地端N2和N1。六、预习思考题1. 根据实验线路板给出的元件参数值，估算电路的谐振频率。2. 改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，电路中R的数值是否影响谐振频率值？3. 如何差别电路是否发生谐振？测试谐振点的方案有哪些？4. 电路发生串联谐振时，为什么输入电压不能太大，如果信号源给出1V的电压，电路谐振时，用交流毫伏表测UL与UC，应选择多大的量限？5. 要提高R、L、C串联电路的品质因数，电路参数应如何改变？6. 谐振时，比较输出电压U0与输入电压Ui是否相等？试分析原因。7. 谐振时，对应的UL与UC是否相等？如有差异，原因何在？七、实验报告1. 根据测量数据，绘出不同Q值时两条幅频特性曲线。2. 计算出通频带与Q值，说明不同R值对电路通频带与品质因数的影响。3. 对两种不同的测Q值的方法进行比较，分析误差原因。4. 通过本次实验，总结、归纳串联谐振电路的特性。