RLC串聯(lián)電路的特性研究

1、 Z I Im Im/2 /2 f O f0 R O f0 （a） 圖5 f -/2 O f1 f0 f2 （b） f （c） 串聯(lián)諧振電路的諧振曲錢以及相位隨頻率的變化 （3）諧振電路中的品質(zhì)因數(shù) Q 值的一種定義和電壓分配, 利用式 Im=U/R,可以得到串聯(lián)諧振電路中電阻、電感和電容上的電壓分別為 U R = ImR = U U L = ImZL = U （22） （23） 0 L R U C = Im ZC = U R 0 C （24） 諧振時(shí)電感上的電壓UL與總電壓U的比值,稱為諧振電路的品質(zhì)因數(shù),用 Q 表示,即 Q= U L 0 L = U R （25） 當(dāng)總電壓一定時(shí), Q 值

2、越高, U L 和 U C 越大. Q 值是一個(gè)標(biāo)志諧振電路性能好壞的物理量. 諧振電路的頻率選擇性 諧振電路在無線電技術(shù)中最重要的應(yīng)用是選擇訊號(hào),為了定量地說明頻率選擇性的好壞程度,通 I 常規(guī)定在諧振峰兩邊 I = m 處的頻率寬度為通頻帶寬度 f .如圖 5（b）所示,有 2 f = f 2 f 1 （26） （27） I f1 I f 2 = Im 2 可以證明,諧振電路的通頻帶寬度 f 反比于諧振電路的 Q 值,即 6 f = f0 Q （28） Q 值越大,通頻帶寬度 f 越小,諧振峰越尖銳.因此,Q 值越大,諧振電路的頻率選擇性就越好. 【實(shí)驗(yàn)儀器】 數(shù)字萬用表,數(shù)字式電容表,功

3、率函數(shù)信號(hào)發(fā)生器,存貯示波器,晶體管毫伏表,實(shí)驗(yàn)接線板,電 阻、電容和電感等. 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】 1.取不同參數(shù)的 RC 或 RL 組成串聯(lián)電路,測(cè)量并描繪當(dāng)時(shí)間常數(shù)小于或大于方波的半個(gè)周期 時(shí)的電容或電感上的波形,計(jì)算時(shí)間常數(shù)并與理論值比較； 2.選擇不同的 RLC 組成的串聯(lián)電路,測(cè)量并描繪欠阻尼過程、臨界阻尼過程、過阻尼過程時(shí) 電容上的波形,計(jì)算時(shí)間常數(shù)并與理論值比較,注意,方波的周期應(yīng)遠(yuǎn)大于 RLC 串聯(lián)電路的時(shí)間常 數(shù)； 3.把正弦交流電 Ui 輸入到 RC 和 RL 組成的串聯(lián)電路,測(cè)量電容和電阻兩端的輸出電壓幅度 隨 Ui 的頻率變化,分別測(cè)量 10 個(gè)頻點(diǎn),在同一時(shí)間軸下繪出幅頻和

4、相頻關(guān)系曲線,幅頻曲線的幅 值用相對(duì)變化來表示； 4.把正弦交流電 Ui 輸入到 RLC 組成的串聯(lián)電路時(shí),測(cè)量各元件兩端的輸出電壓幅度隨 Ui 的 頻率變化,繪出幅頻和相頻的關(guān)系曲線,繪圖要求同“3”,確定諧振頻率,計(jì)算品質(zhì)因數(shù),分別測(cè)量 20 個(gè)頻點(diǎn)；取不同的電容兩個(gè)進(jìn)行測(cè)量并進(jìn)行比較. 【預(yù)習(xí)思考題】 1.在 RC 暫態(tài)過程中,固定方波的頻率,而改變電阻的阻值,為什么會(huì)有不同的波形？如果改變 方波的頻率,會(huì)得到類似的波形嗎？ 2.在 RLC 暫態(tài)過程中,若方波的頻率很高或很低,能觀察到阻尼振蕩的波形嗎？如何由阻尼 振蕩的波形來測(cè)量 RLC 電路的時(shí)間常數(shù)？ 3.在 RC、 RL 電路中,當(dāng) C 或 L 的損耗電阻不能忽略不計(jì)時(shí),能否用本實(shí)驗(yàn)測(cè)量電路中時(shí)間常 數(shù)？ 4. 把 一 個(gè) 幅 值 為 Ui, 角 頻 率 = 1 的 正 弦 交 流 電 加 在 RC 串 聯(lián) 電 路 的 輸 入 端 , 如 果 RC R=1k,C=0.5µF,試計(jì)算UR 、UC 、 UC 及 C ,并用矢量圖表示. Ui 5.根據(jù) RLC 串聯(lián)諧振的特點(diǎn),在實(shí)驗(yàn)中如何判斷電路