電工實驗指導書：R、L、C串聯(lián)諧振電路的研究

1、.R、L、C串聯(lián)諧振電路的研究一、實驗目的1. 學習用實驗方法繪制R、L、C串聯(lián)電路的幅頻特性曲線。2. 加深理解電路發(fā)生諧振的條件、特點，掌握電路品質因數(shù)（電路Q值）的物理意義及其測定方法。二、原理說明1. 在圖18-1所示的R、L、C串聯(lián)電路中，當正弦交流信號源的頻率 f改變時，電路中的感抗、容抗隨之而變，電路中的電流也隨f而變。 取電阻R上的電壓uo作為響應，當輸入電壓ui的幅值維持不變時， 在不同頻率的信號激勵下，測出UO之值，然后以f為橫坐標，以UO/Ui為縱坐標（因Ui不變，故也可直接以UO為縱坐標），繪出光滑的曲線，此即為幅頻特性曲線，亦稱諧振曲線，如圖18-2所示。圖 18-1

2、 圖 18-22. 在ff0處，即幅頻特性曲線尖峰所在的頻率點稱為諧振頻率。此時XLXc，電路呈純阻性，電路阻抗的模為最小。在輸入電壓Ui為定值時，電路中的電流達到最大值，且與輸入電壓ui同相位。從理論上講，此時 UiURUO，ULUcQUi，式中的Q 稱為電路的品質因數(shù)。3. 電路品質因數(shù)Q值的兩種測量方法一是根據(jù)公式Q 測定，UC與UL分別為諧振時電容器C和電感線圈L上的電壓；另一方法是通過測量諧振曲線的通頻帶寬度ff2f1，再根據(jù)Q求出Q值。式中f0為諧振頻率，f2和f1是失諧時， 亦即輸出電壓的幅度下降到最大值的 (0.707)倍時的上、下頻率點。Q值越大，曲線越尖銳，通頻帶越窄，電路

3、的選擇性越好。 在恒壓源供電時，電路的品質因數(shù)、選擇性與通頻帶只決定于電路本身的參數(shù)，而與信號源無關。三、實驗設備序號名 稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1函數(shù)信號發(fā)生器12交流毫伏表0600V13雙蹤示波器1自備4頻率計15諧振電路實驗電路板DGJ-03四、實驗內容1、按圖18-3組成監(jiān)視、測量電路。先選用C1、R1。用交流毫伏表測電壓， 用示波器監(jiān)視信號源輸出。令信號源輸出電壓Ui=4VP-P，并保持不變。圖 18-32. 找出電路的諧振頻率f0，其方法是，將毫伏表接在R(200)兩端，令信號源的頻率由小逐漸變大（注意要維持信號源的輸出幅度不變），當Uo的讀數(shù)為最大時，讀得頻率計上的頻率值即為電路的諧

4、振頻率f0，并測量UC與UL之值（注意及時更換毫伏表的量限）。3. 在諧振點兩側，按頻率遞增或遞減500Hz或1KHz，依次各取8 個測量點，逐點測出UO，UL，UC之值，記入數(shù)據(jù)表格。f(KHz)UO(V)UL(V)UC(V)Ui=4VP-P, C=0.01F, R=200, fo= , f2-f1= , Q=4.將電阻改為R2，重復步驟2，3的測量過程。f(KHz)UO(V)UL(V)UC(V)Ui=4VP-P, C=0.01F, R=1K, fo= , f2-f1= ,Q=5.選C2，重復24。（自制表格）。 五、實驗注意事項1. 測試頻率點的選擇應在靠近諧振頻率附近多取幾點。 在變換頻

5、率測試前，應調整信號輸出幅度（用示波器監(jiān)視輸出幅度），使其維持在4VP-P 。2. 測量Uc和UL數(shù)值前，應將毫伏表的量限改大， 而且在測量UL與UC時毫伏表的“”端應接C與L的公共點，其接地端應分別觸及L和C的近地端N2和N1。3. 實驗中，信號源的外殼應與毫伏表的外殼絕緣（不共地）。如能用浮地式交流毫伏表測量，則效果更佳。六、預習思考題1. 根據(jù)實驗線路板給出的元件參數(shù)值，估算電路的諧振頻率。2. 改變電路的哪些參數(shù)可以使電路發(fā)生諧振，電路中R的數(shù)值是否影響諧振頻率值？3. 如何判別電路是否發(fā)生諧振?測試諧振點的方案有哪些？4. 電路發(fā)生串聯(lián)諧振時，為什么輸入電壓不能太大， 如果信號源給出3V的電壓，電路諧振時，用交流毫伏表測UL和UC，應該選擇用多大的量限？ 5. 要提高R、L、C串聯(lián)電路的品質因數(shù)，電路參數(shù)應如何改變？6. 本實驗在諧振時，對應的UL與UC是否相等？如有差異，原因何在？七、實驗報告1. 根據(jù)測量數(shù)據(jù)，繪出不同Q值時三條幅頻特性曲線，即：UOf(f)，ULf(f)，UCf(f)2. 計算出通頻帶與Q值，說明不同R 值時對電路通頻帶與品質因數(shù)的影響。3. 對兩種不同