RLC串联写振电路的稳态特性研究实验报告.docx

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1、RLC串联写振电路的稳态特性研究一、实验目的：1. 了解电感和电容的电学特性 2. 深入理解 RLC 串联谐振电路的特性 3. 掌握用示波器观察和测量稳态信号的方法二、实验装置: 用九孔电路实验板搭建如图RLC电路，并在电阻和输出信号两端接入示波器的两个通道。本次实验我们使用的是1000的电阻、10F的电容和10mH的电感元件，以及信号发生器和示波器。三、实验内容：1. 测量 RLC 串联谐振电路的谐振频率；l 操作：将输入信号和电阻上的电压信号分别输入示波器的两个通道，调节信号发生器的频率，可以看到两个信号的相位差随之改变。利用示波器显示并调节信号发生器的输出频率。用XY方式可以方便判断两个

2、正弦信号是否同相位。l 读数：当用XY方式显示的两个同频正弦信号相位相等时，我们可以看到屏幕上只有一条直线，此时读出所调的频率，f=1550Hz。l 数据分析：计算：通过RLC串联谐振电路的方程（如下），我们可以计算得出该电路的固有频率0=1LC=110*10-3H*1*10-6F=10000radHz。分析：=2f=97340，存在一定误差，可能由于是仪器的老化或者测量 的不准确导致；2. 测量 RLC 串联谐振电路的品质因数；l 操作：将电容和电阻的位置互换，测量电容上的电压振幅和输入信号的振幅。l 读数：示波器自动测量，选择峰-峰值，测量得到CH1通道连接的输入端的振幅（即输入电压u0）

3、为18.307V，CH2通道连接的电容两端信号振幅（即电容电压uR）为1.688V.l 数据处理与分析：A. 实验：通过测量的数据我们可以计算得出品质因数Q=uLu0=1.7151V18.307V=0.9368B. 计算：也可以由RLC谐振电路方程得出的品质因数计算公式Q=1RLC计算品质因数，此时由于振谐频率较高不用对电感器做出特殊处理，得到Q=1RLC=1100010*10-3H1*10-6F=0.100C. 误差分析：实验和计算出的数据较为接近，但仍有误差，可能是由于示波器自动测量的数值不准确，也可能是由于元件的老化，标定的数值与真实值之间存在一定误差。3. 测量 RLC 串联谐振电路的

4、频率特性曲线。l 操作：A. 换回电阻和电容的位置，测量电阻两端电压与信号源输出电压的幅度比A=uR/u0及两个信号的相位差。B. u0实际上会随频率不同而改变。因此每个频率点都需要测量u0和uL，或者在每个频率都调节信号发生器输出幅度，使u0保持不变。l 读数：A 测量不同频率下不同输出电压值u0和电阻两端的电压uR，计算得到电阻两端电压与信号源输出电压的幅度比A=uR/u0考虑电感器的电阻，幅度比做出如下修正得到A=R+RLRA 得到数据如图：B 用竖直光标测出它们的周期T，以及同相位点的时间差T(超前为正，延迟为负)，然后计算它们的相位差=TT*360，得到的数据如下图：l 数据处理与分

5、析A 对于给定的频率，电阻两端电压与信号源输出电压的幅度比A=uR/u0考虑电感器的电阻，幅度比做出如下修正得到A=R+RLRA。作出A()图得到幅频特性曲线:（横坐标处理为/0）分析：图像基本符合预期，即的图像：B 对于给定频率，做出电阻两端电压和输出电压的相位差与频率关系图(): （横坐标处理为/0） 分析：由于测量数居范围不足，图像未拟合完整，但基本符合预期图像，即的图像后半部分：二 实验总结与误差分析(一） 实验注意事项：1. 连接九孔电路实验板时要注意输入信号导线接地一段和示波器的一端电势要相等；2. 作幅频率特性曲线图和相频特性曲线图时横坐标处理为/0，而且采用了对数标度；3. 测

6、量品质因数时，由于示波器的垂直分辨率较低，为了减小为误差，需要调节垂直灵敏度，使在信号不超出屏幕范围的前提下被尽量放大；4. 在进行频率特性测量时，0实际会随频率不同而改变。因此每个频率点都 需要测量0和 ，或者在每个频率都调节信号发生器输出幅度，使0保持不变。；(二） 误差分析：1. 实际电感器应该考虑导线的电阻、磁心介质的饱和与磁滞。导线的电阻会引起能量耗散。且电感器存在较大的电阻，在计算品质因数的理论值时不能忽略，采用电路的等效电阻Req=R+RL2. 测量时注意信号发生器输出的电压和其示数不一定准确符合，应当在示波器上重新读出准确的输出电压振幅；3. 当在示波器上进行读数时，可以选取平均或高分辨模式减少误差或干扰；4. 由于仪器的老化，有的标注出的数值不一定和其真实值相符合；