电路实验串联谐振.ppt

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1、电路实验串联谐振现在学习的是第1页，共17页一、实验目的一、实验目的1.学学习习用用实实验验方方法法绘绘制制R、L、C串串联电路的幅频特性曲线。联电路的幅频特性曲线。2.加深理解电路发生谐振的条件、加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路特点，掌握电路品质因数（电路Q值）值）的物理意义及其测定方法。的物理意义及其测定方法。现在学习的是第2页，共17页二、实验原理二、实验原理 1、谐振电路的组成、谐振电路的组成 当当含含有有电电感感L、电电容容C的的一一端端口口网网络络的的端端口口电电压压与与端端口口电电流流同同相相位位，呈呈现现电电阻阻性性质质时时，则则称称该该一一端端口口网网

2、络络处处于于谐谐振振状状态态。通通过过调调节节网网络络参参数数或或电电源源频频率率，能能发发生生谐谐振振的的电电路路，称称为为谐谐振振电电路路。谐谐振振是是线线性性电电路路在在正正弦稳态下的一种特定的工作状态。弦稳态下的一种特定的工作状态。现在学习的是第3页，共17页2、电路谐振的条件、电路谐振的条件由电阻由电阻R、电感、电感L和电容和电容C串联组成的一端口网络串联组成的一端口网络如图如图1所示，该网络的等效复阻抗所示，该网络的等效复阻抗是是电电源源频频率率的的函函数数。根根据据谐谐振振的的定定义义，当当发发生生谐谐振振时时，其其端端口口电电压压与与端端口口电电流流同同相相位位。满满足足此条件

3、的复阻抗的虚部应该为零，即此条件的复阻抗的虚部应该为零，即亦即亦即得到谐振角频率为得到谐振角频率为，有，有现在学习的是第4页，共17页3、谐振电路的特性、谐振电路的特性电电路路达达到到谐谐振振时时，XLXc，电电路路呈呈纯纯阻阻性性，电电路路阻阻抗抗的的模模为为最最小小。在在输输入入电电压压U Ui i为为定定值值时时，电电路路中中的的电电流流达达到到最最大大值值，且且与与输输入入电电压压Ui同同相相位位。从从理理论论上讲，此时上讲，此时 UiURUO，ULUcQUi，有，有式中的式中的Q 称为电路的品质因数。称为电路的品质因数。现在学习的是第5页，共17页 在电路的在电路的L、C和和信号源信

4、号源Us不变的不变的情况下，不同的情况下，不同的R值将得到不同的值将得到不同的Q值，值，如图如图2 2所示，所示，Q值越大，曲线越值越大，曲线越尖锐，通频带越尖锐，通频带越窄，电路的选择窄，电路的选择性越好。性越好。现在学习的是第6页，共17页4、品质因数、品质因数Q的测量方法的测量方法一一是是根根据据公公式式 测测定定，Uc与与UL分分别别为为谐谐振振时电容器时电容器C和电感线圈和电感线圈L上的电压。上的电压。另另一一方方法法是是通通过过测测量量谐谐振振曲曲线线的的通通频频带带宽宽度度ff2f1，再再根根据据 求求出出Q值值。式式中中fo为为谐谐振振频频率率，f2和和f1是是失失谐谐时时，亦

5、亦即即输输出出电电压压的的幅幅度度下下降降到到最最大大值的值的0.707倍时的上、下频率点。倍时的上、下频率点。现在学习的是第7页，共17页三、实验内容和步骤三、实验内容和步骤1、实验设备、实验设备图图3、实验单元、实验单元HE-15的串联谐振电路的串联谐振电路现在学习的是第8页，共17页图图4、正弦信号从虚拟信号发生器输出，输出线使用双鳄鱼、正弦信号从虚拟信号发生器输出，输出线使用双鳄鱼夹信号线，输出到谐振电路的激励端口上夹信号线，输出到谐振电路的激励端口上现在学习的是第9页，共17页 在虚拟信号发生器输出有效值在虚拟信号发生器输出有效值3V的正弦信号的正弦信号现在学习的是第10页，共17页

6、图图5、真有效值交流毫伏、真有效值交流毫伏表，用来测量电路中的表，用来测量电路中的电压。电压。1、在、在 不了解实验电压大不了解实验电压大小的情况下，应先选择小的情况下，应先选择较大量程，测量时逐步较大量程，测量时逐步切换至合适量程；切换至合适量程；2、L、C上的电压大于上的电压大于R上电压，测量时应注意上电压，测量时应注意切换量程；切换量程；3、当电压超量程报警、当电压超量程报警时应先拔下输入导线，时应先拔下输入导线，然后按复位按钮，告然后按复位按钮，告警消失后切换至较大警消失后切换至较大量程再进行测量。量程再进行测量。现在学习的是第11页，共17页2、实验步骤、实验步骤(1)(1)利利用用

7、HE-15实实验验箱箱上上的的“R、L、C串串联联谐谐振振电电路路”，按按图图6 6组组成成监监视视、测测量量电电路路。选选C1=0.01F。用用交交流流毫毫伏伏表表测测量量电电压压，用用示示波波器器监监视视信信号号源源输输出出（可可选选）。令令信信号号源输出电压源输出电压Ui=3V，并保持不变。，并保持不变。现在学习的是第12页，共17页(2)找找出出电电路路的的谐谐振振频频率率f0，其其方方法法是是，将将毫毫伏伏表表接接在在R(200)两两端端，维维持持信信号号源源的的输输出出幅幅度度不不变变，令令信信号号源源的的频频率率由由小小逐逐渐渐变变大大，当当Uo的的读读数数为为最最大大时时，读读

8、得得频频率率计上的频率值即为电路的谐振频率计上的频率值即为电路的谐振频率f0，并测量，并测量UC与与UL之值。之值。本步骤的注意事项：本步骤的注意事项：实验电路谐振时实验电路谐振时Uo的大小并不等于输入电压的大小并不等于输入电压f0应至少精确到应至少精确到100Hz测量测量UC和和UL注意及时更换毫伏表的量限注意及时更换毫伏表的量限现在学习的是第13页，共17页(3)在谐振点两侧，按频率递增或递减在谐振点两侧，按频率递增或递减500Hz或或1KHz，依次各，依次各取取8 个测量点个测量点(即总测量点数为即总测量点数为1717个）个），逐点测出，逐点测出UO，UL，UC之值，记入数据表格。之值，

9、记入数据表格。f(KHz)UO(V)UL(V)UC(V)Ui=3v,C=0.01F,R=200,fo=,f2-f1=,Q=(4)选选C1=0.01F，R2=1K,重复步骤重复步骤2，3的测量过程的测量过程现在学习的是第14页，共17页测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点，测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点，不必完全拘泥于不必完全拘泥于500500或或1KHz1KHz的频率变化要求的频率变化要求测量测量U UL L与与U UC C时毫伏表的时毫伏表的“”端接端接C C与与L L的公共点，其的公共点，其接地端分别触及接地端分别触及L L和和C C的近地端的近地端N N2 2和和N

10、 N1 1。注意观察注意观察U UL L与与U UC C出现最大值的频率与谐振频率出现最大值的频率与谐振频率f0的关系的关系四、注意事项四、注意事项现在学习的是第15页，共17页五、思考题五、思考题1.1.根据实验线路板给出的元件参数值，估算电路的根据实验线路板给出的元件参数值，估算电路的谐振频率。谐振频率。2.2.改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，电路中电路中R的数值是否影响谐振频率值？的数值是否影响谐振频率值？3.3.如何判别电路是否发生谐振如何判别电路是否发生谐振?测试谐振点的方测试谐振点的方案有哪些案有哪些现在学习的是第16页，共17页4.4.电路发生串联谐振时，为什么输入电压不能电路发生串联谐振时，为什么输入电压不能太大，太大，如果信号源给出如果信号源给出3V的电压，电路谐振的电压，电路谐振时，用交流毫伏表测时，用交流毫伏表测UL和和UC，应该选择用多，应该选择用多大的量限？大的量限？5.5.要提高要提高R、L、C串联电路的品质因数，电路串联电路的品质因数，电路参数应如何改变参数应如何改变6.6.本实验在谐振时，对应的本实验在谐振时，对应的UL与与UC是否相等？是否相等？如有差异，原因何在？如有差异，原因何在？现在学习的是第17页，共17页