R、L、C串联谐振电路的应用研究.pptVIP

R、L、C串联谐振电路的研究 实验目的 　1. 学习用实验方法绘制R、L、C串联电路的幅频特性曲线。 2. 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Q值）的物理意义及其测定方法。 掌握根据谐振特点测量电路元件参数的方法 原理说明 在RLC串联电路中，由于电源频率的不同，电感和电容所呈现的电抗也不相同。 当：?L＜1/?C时，UL＜UC，电路呈容性 ?L＞1/?C时，UL＞UC，电路呈感性 ?L=1/?C时，UL=UC，电路呈阻性 我们把处于?L=1/?C这一状态下的串联电路称为串联谐振电路或电压谐振电路，谐振频率为： 可见要使电路满足谐振条件，可以通过改变L、C或f来实现。谐振时，电路的复阻抗Z=R+j[?L-(1/?C)]=R是一个纯电阻，这时阻抗为最小值，阻抗角?=0。若外加电压的有效值U及电路中的电阻R为定值，则谐振时电路中电流的有效值达到最大值I0=I(f0)=U/R。 可见品质因数Q是由电路的参数决定的。当LC一定时，电阻R越小，Q值越大，通频带也就越窄；反之，电阻Ｒ越大，Ｑ值越小，通频带也就越宽。Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好， 在恒压源供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关 。 实验任务 根据谐振原理设计一个RLC串联电路 要求：使用实验台已有元件 1、中心频率为f0=5KHz ，通频带Bf=1KHz 。 2、根据实际测量结果调整参数。 3、测100Hz—25KHz的曲线，观察LC不同分配对曲线的影响。 任务分析及实验步骤 1、根据需设计的中心频率， 计算L*C＝？。选择不同的L/C组合，加入不同频率的正弦信号，试测f0，对比，确定实验所需的L/C组合。 如何测定f0? 在L、C串联的电路中串入一个电阻，在输入电压不变的情况下，用交流毫伏表测电阻两端的电压，电压最大时的频率为谐振频率。 2、根据通频带的要求，计算Q值，并估算电路中应选择的电阻大小。试测Bf,确定R的参数 Q= ω0 / (ω2- ω1) = f0 / (f2 - f1) ω0L = 1/ω0C = Q*R 如何测Bf？ 在L、C串联的电路中串入一个电阻，在输入电压不变的情况下，用交流毫伏表测电阻两端的电压，电压最大时的频率为谐振频率。改变频率时，测电压下降到最大时的0.707倍时的两个频率ｆ1、ｆ2。 Bf = f2 –f1 对比调试，确定R值。 注意：对于不同的R,在谐振时的最大电压是不同的！ 3、对确定参数后的电路进行在100Hz—25KHz范围内的谐振特性曲线的测试。 测试方法：对电阻两端进行电压的测量，改变频率，记录各频点的电压，其中f0、f1、f2为必测点，并注意各点数据的分布。 以电路各频点的电流与谐振时的电流比作纵坐标作图，分析 L、C元件输出特性观测 现象观测：将L、C、LC作为输出端与电阻位置互换，改变频率测电压，观测输出特性的区别。（注意毫伏表的量程要及时改变） 测定三者分别在f0、f1、f2的输出电压值，进行对比分析。 思考与分析 1、如何判别电路是否发生谐振?测试谐振点的方案有哪些？ 2、有一电感、电容，如何用谐振的原理测定他们的等效参数，设计一个实验方案。 思考1：电路是否呈电阻性，电路电抗是否为零，电路电流是否最大，电路的电流与电压是否同相。电阻上电压最大；LC两端电压最小；示波器观察电路的电流与电压同相。 思考2：根据谐振时电路呈阻性及谐振时电路品质因数的计算方法，加入一已知电阻r，测ULC0、Ur0、Ui、fo、f2-f1 则 电路总电阻 R=Ui*r/ Uro 电路总电感 L=f0*R/（（f2-f1）ω0） 电路总电容 C=1/ω02*L 电感内含电阻 RL = ULC0*r /Ur0 电路连接 操作过程 1、选择不同L/C组合，串入电阻，信号发生器输出不同频率的正弦信号（电压不变)，测电阻两端输出电压，查看电压最大时的频率（谐振）与设计频率对比，选择最接近的一组L/C。 2、根据L或C的值，估算电路电阻，选择串入电阻R（注意信号源有50欧姆内阻），试测电路的通频带（测谐振时电阻电压，改变频率，电压下降到谐振时0.707倍的两个频点之差） 。对比设计要求。不满足时改变电阻，试测，直到符合设计要求。 3、确定电路参数后，测不同频率下的电阻输出电压，计算电路电流。以电流比（不同频率时电路电流与谐振时的电流比）为纵坐标，频率为横坐标绘制谐振特性曲线。 4、将L、C、LC作为输出端与电阻位置互换，改变频率测电压，观测输出特性的区别。（注意毫伏表的量程要及时改变） 测定三者