1.12 RLC串联谐振电路实验_电路分析实验与技能训练-QQ阅读男频武侠网

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1.12　RLC串联谐振电路实验

一、实验目的

（1）加深对串联谐振电路特性的理解。

（2）学习测定RLC串联谐振电路的频率特性曲线。

（3）学习低频信号发生器、交流毫伏表的使用方法。

二、实验仪器设备

（1）低频信号发生器1台。

（2）交流毫伏表1块。

（3）电阻器：51Ω、100Ω各1个。

（4）电容器：0.033μF1个。

（5）电感器：9mH1个。

三、实验原理与说明

1.RLC串联电路

图1-12-1为RLC串联电路。电路的阻抗是电源角频率ω的函数，即

当有ωL=1/ωC时，电路处于串联谐振状态。谐振角频率ωo及谐振频率fo分别为：

图1-12-1　RLC串联电路

它们仅与电路的自身参数L、C有关，而与电阻R和激励电源的角频率无关。

显然ω<ωo时电路呈容性，阻抗角φ<0；ω>ωo时，电路呈感性，阻抗角φ>0。

2.电路在谐振状态时的特性

（1）由于回路总电抗

因此，回路阻抗│Z0│为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路，激励电源的电压与回路的响应电流同相位。

（2）由于感抗ωoL与容抗1/ω0C相等，所以电感器上的电压UL与电容器上的电压UC相等，相位相差180°，电感器上的电压（或电容器上的电压）与激励电压之比称为品质因数Q，即

在L和C为定值的条件下，Q值仅仅取决于回路电阻R的大小。

（3）在激励电压（有效值）不变的情况下，回路中的电流Io=Us/R为最大值。

3.串联谐振电路的频率特性

（1）回路的响应电流I与激励电源的角频率ω的关系称为电流的幅频特性：

当电路L的C保持不变时，改变R的大小，可以得出不同Q值时电流的幅频特性曲线，如图1-12-2所示。显然，Q值越高，曲线越尖锐。

为了反映这一情况，通常研究电流比I/I0与角频率ω/ω0之间的函数关系，即通用幅频特性：

图1-12-3画出了不同Q值下的通用幅频特性曲线，显然，Q值越高，在一定的频率偏移下，电流比下降得越厉害。幅频特性曲线可以由计算得出，也可以用实验方法测定。

图1-12-2　电流相频特性曲线

图1-12-3　相对通频带

（2）为了衡量谐振电路对不同频率的选择能力，定义通用幅频特性中幅值下降到峰值的0.707倍时的频率范围为相对通频带，如图1-12-3所示（以B表示），即。

显然，Q值越高，相对通频带越窄，电路的可选择性越好。

（3）激励电压Us回路的电流I之间的相角差φ与激励源角频率ω的关系，称为相频特性，即

相频特性曲线如图1-12-4所示。谐振电路的幅频特性和相频特性是衡量电路特性的重要标志。

4.串联谐振电路中电感电压和电容电压的关系

串联谐振电路中，电感电压和电容电压同样是角频率ω的函数：

曲线如图1-12-5所示，当Q>0.707时，UL（ω）及UC（ω）才会出现峰值，并且UC（ω）的峰值出现在ω=ωC<ω0处，UL的峰值出现在ω=ωL>ω0处。Q值越高，出现峰值处离ω0处越近。UL（ω）的峰值出现在ωL>ω0处，UC（ω）的峰值出现在ωC>ω0处。Q值越高，则ωL、ωc越接近ω0。