RLC电路的阻抗特性和谐振电路

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,R,LC,电路的阻抗特性和谐振电路,一、实验目的,R,、,L,、,C,串联电路的阻抗特性以及电路发生谐振的条件和特点。,掌握电路品质因数,Q,的物理意义，学习品质因数的测定方法,学习用实验方法测试,R,、,L,、,C,串联电路的频率特性。,二、实验仪器与器件,1,函数信号发生器（功率输出）,1,台,2,交流毫伏表,1,台,3.,示波器,1,台,4,电阻,1,只,(,建议：,100,/2W),5,电感线圈,1,只,(,建议：,0.33mH),6,电容器,1,只,(,建议：,1,F),7,导线 若干,1,三、实验原理,在图1所示的,R、,L,、,C,串联电路中,容抗,阻抗,阻抗模,阻抗角,电流相量,感抗,2,如果,U、,R,、,L,、,C,的大小保持不变，改变电流频率,f,，则,X,L,、,X,C,、,|,Z,|、,、,I,等都将随着,f,的变化而变化，它们随频率变化的曲线为频率特性。阻抗和电流随频率变化的曲线如图,2,所示。,随着频率的变化，当,X,L,X,C,时，电路呈现感性；当,X,L,X,C,时，电路呈现容性；而当,X,L,=,X,C,时，电路呈现阻性，此时电路出现串联谐振。谐振频率为：,电路串联谐振时，具有以下特点：,（）电感上的电压与电容上的电压数值相等，而相位相差,180,，电源电压全部加在电阻上。即,（）电路中电源电压与电流同相，阻抗模最小，,|,Z,| =,R,，而电流最大，,I,0,=,U/R,。,工程上把谐振时电感电压,U,L,或电容电压,U,C,与电源电压,U,之比称为该电路的品质因数，简称,Q,值。即,3,R,值越小，,Q,值越大，,I,0,也越大，电流特性曲线越尖锐。,Q,小,Q,大,|Z|,I,0,|,Z,|,0,0,f,0,f,0,f,f,I,图,2 阻抗和电流的频率特性曲线,X,C,X,L,R,-,u,R,u,L,-,u,C,+,-,信号,发生器,R,+,+,-,i,u,图,1,R，L，C串联电路,C,+,4,四、预习要求,复习,R、L、C,串联电路的有关知识。,根据电路的元件参数值，估算电路的谐振频率。,思考如何判断电路是否发生谐振以及怎样测量谐振点。,思考如何改变电路的参数以提高电路的品质因数。,电路发生谐振时，为什么信号源的电压不能太大？,五、实验内容,1测量,R、L、C,串联电路的阻抗特性。,（1）按图1接好线路，接通信号发生器电源。调节信号源，使输出电压为有效值为2V，频率为1KHZ的正弦信号，用交流毫伏表测电压大小。,（2）保持交流信号源的幅值不变，改变其频率（1 KHz 20 KHz），分别测量R、L、C上的电压、电流数值，并根据所测结果计算在不同频率下的电阻、感抗、容抗的数值，记录于表1中,5,表,1,R、,L,、,C,串联电路的阻抗特性,6,2,测量,R、,L,、,C,串联电路的谐振特性,（,1,）连续改变信号发生器输出电压的频率，当,I,最大时，信号源输出电压的频率即为谐振频率,f,0,。（参考预习报告中计算的谐振频率选择测试点，）,（,2,）确定谐振频率,f,0,后，使频率相对,f,0,分别增大和减小，取不同的频率点，用毫伏表分别测得对应的,U,R,、,U,L,、,U,C,，并计算,Q,值，填入表,2,中。为使电流频率特性曲线中间突出部分的测绘更准确，可在,f,0,附近多取几个点。,（,3,）用示波器观察在不同频率下输入电压与电流的相位关系。（电阻上的电压波形即为电流波形）。,3改变电阻值，重复实验步骤（,1,）和（,2,），观察品质因数的变化。数据填入表,3,。,7,表,3,数据记录与计算,表,2,数据记录与计算,8,六、注意事项,1、改变信号源的频率时，一定要保持信号幅度不变。,2、观看波形时，示波器与信号源一定要共地！,七、实验报告,.根据测量数据，绘制出,R,L,C,元件的阻抗频率特性曲线。,.根据测量数据绘出,I,随,f,变化的关系曲线。,.计算出,Q,值，并说明,R,对,Q,值的影响。,.求出谐振频率。比较谐振时，,U,L与,U,C、,U,R与,U,是否分别相等？分析原因。,9,